梁思瑞 张 炜 姜 伟 鲁世红 霍元泽

（1.中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710048；2.南京航空航天大学 机电学院，南京 210016）

超声波喷丸技术是一种新兴喷丸成形与校形技术，不仅具有传统喷丸成形的各项优点，而且能获得比传统喷丸技术更深的残余压应力场，从而实现复杂双曲型面的精确校形[1-2]。单长桁结构件的喷丸成形和校形研究是机翼整体壁板成形与校形研究的基础[3]。本文主要研究铝合金长桁结构件超声波喷丸的稳定性和喷丸成型与校形工艺参数优化方法。

1 超声波喷丸稳定性分析

1.1 超声波喷丸成形失稳类型

长桁结构件在超声波喷丸过程中会因受到撞针冲击方向的冲击力和板平面内的诱导力作用而产生失稳现象[4-5]。当撞针冲击引起板材发生塑性变形且残余压应力大于反向塑性变形时，工件表面会产生与理想变形方向相反的变形。这种变形表现为材料的整体反向弯曲变形，称为整体失稳状态。当撞针冲击板材局部区域造成诱导压应力集中时，可能导致该局部区域达到临界失稳状态，称为局部失稳状态。

1.2 超声波喷丸整体失稳技术研究

采用ABAQUS软件对超声波喷丸整体失稳进行预测性研究，并采用Johnson-Cook模型描述结构件的动态响应，表达式如下：

式中：εp为真实塑性应变；ε˙*为无量纲应变速率；ε˙0为参考塑性应变速率（取值为0.001～1.000 s）；ε˙为有效塑性应变速率；T为环境温度；T0为室温；Tm为材料熔点温度；A为材料屈服应力，设定为571 MPa；B为幂指数系数，设定为185 MPa；……