超声冲击改善S30403不锈钢表面状态的数值模拟

基于Johnson-Cook方程建立超声冲击处理的三维有限元模型,研究超声冲击处理奥氏体不锈钢S30403的动力学过程,分析冲击速度、覆盖率对残余应力分布和表面应力集中因子Zi的影响。结果表明:冲击处理后的表面在冲击凹坑边缘存在4个月牙状高拉应力区。随着冲击速度的增加,月牙状区域的形状与面积基本不变,但是随着覆盖率的增加,月牙状区域逐渐融合。冲击速度对表面残余压应力值、最大残余应力深度和残余应力厚度的影响较大,但对最大压残余应力值的影响较小。冲击处理后的应力集中系数Zi随着冲击速度的增加开始增幅较大,后逐渐趋于平缓。覆盖率低于100%时,覆盖率对残余应力层的厚度以及最大残余应力的深度影响很小,但是表面残余压应力值则随着覆盖率的增加明显变大;当覆盖率达到200%,残余应力的深度显著增加,显著提高了残余压应力区域的应力水平。