2024铝合金预拉伸板喷丸强化前后疲劳寿命的分布及可靠度模型研究
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的热点 问题 之一 。Ｄ ｌｅ 等研 究 了 喷丸 强化 对 珠 光 ａ ｉ ａ
命来确 定 最小维 修费 用为 目标 的周期 性预 防维 修策 略 。张钧 等运用 拟 合优 度 检 验方 法 对 疲 劳前 后 ３ ＳＣ复合 材料 基体 和涂 层 中裂 纹分 布 规律 Ｄ Ｃ／ ｉ
进行 了研 究 ¨ 。
文 章 编 号 ：１０ —０３ ２ １ ）４０ ９ －５ ０ ５５ ５ （０ ２ ０ －０ ２０
喷 丸强化 作为 一种 提高 材料疲 劳 寿命 的冷加工
工 艺方法 ， 以其显 著 的疲 劳 强 化 效 果 而广 泛 应 用 于 航 空 、 天等 领 域 。喷 丸强 化 是 以高 速运 动 的弹 丸 航
方 面 的研 究 ， Ｅ ｍ ｉ ｚ ｉ ａ ｚ ｆ ｍ ｉ ｔｍ。 （ － ａｌ ｈｙ ｎ ＠ ｏ ａｌ ｏ ） ｕ ｘ ．
体微合 金钢 疲劳 寿 命 的影 响 。Ｌｕ等研 究 了在 不 ｉ 同条 件下 喷 丸强 化对 Ｍｇ１ Ｇ 一Ｙ合 金高 周 疲劳 性 －０ ｄ３
能 的影 响 。Ｋｅ ｅ ｚ 用有 限元 法研 究 了 喷丸 强 ｌ ｎ应 ｍ
本 工作通 过疲 劳 试 验研 究 喷 丸强 化 对 ２ ２ ０ ４铝 合 金预 拉伸板 疲 劳寿 命 的 影 响 ， 利用 统 计 学 方 法 并 对 喷丸 强化前 后 的疲劳 寿命 进行分 析 。通过 拟合 优 度 检验 ， 明确 疲劳 寿命 的分 布类 型 ， 建立疲 劳 寿命 并
张 志远 ， 支希 哲 ， 闫五柱 ， 刘 军 ， 杨 仕 超
（ 北 工 业 大 学 力 学 与 土 木建 筑学 院 先 进 材 料 测 试 中心 ，西 安 ７ ０ ２ ） 西 １ １９
摘 要 ： 了研究喷丸强化对 ２２ 为 ０４铝合 金 预 拉 伸 板 疲 劳特 性 的 影 响 以及 喷 丸 强 化 前 后 疲 劳 寿 命 的数 学 分 布 及 可 靠 度 模 型 ， 铸 钢 丸 喷 丸强 化前 后 的 ２ ２ 对 ０ ４铝 合 金 预 拉 伸 板 进 行 疲 劳 对 比试 验 。结 果 表 明 ： 丸 强 化 能 明显 提 高 ２ ２ 喷 ０４ 铝 合 金 预 拉 伸 板 的疲 劳 寿 命 。对 喷 丸 强 化 前 后 的 疲 劳 寿命 分 布 进 行 拟合 优 度 检 验 发 现 ： 丸 强 化 前 疲 劳 寿 命 服 从 喷 威 布尔 分 布 ， 喷 丸 强 化 后 的 疲 劳 寿命 服 从 对 数 正 态 分 布 。建 立 了 ２２ 而 ０ ４铝 合 金 预 拉 伸 板 喷 丸 强 化 前 后 疲 劳 寿 命 的 分 布模 型 和可 靠 度 模 型 。
都是 针对 原始 状态 下 的工程 合 金 ， 而对 铝 合 金 预拉
伸板 的喷丸强 化少 有报道 。铝合金 轧制 淬火后 存在 较 高 的残 余应 力 ， 预拉 伸 工 艺 ２ ～３ 的塑 性变 而 ％ ％ 形 可 以极 大 的消减 残 余 应力 ， 得铝 合 金 预 拉 伸 使
板 的应 用变 得越来 越广 泛 。 现 有研 究 中通 常根 据实 践经 验采用 正态 分布 或
的 三维有 限元 模 型 。大 多 数 对 喷 丸 强 化 的研 究
１ 疲 劳试 验
１ １ 试 验件 尺寸 及加 载 ． ２２ ０４铝合金化学成 分 如表 １ 示 。试 验件 如 图 所 １ 所示 ， 中 Ｌ ＝ ２０ ｍ Ｌ ＝ ０ ｍ Ｌ ＝２ ｍ， 其 １ ４ ｍ， ２ ４ ｍ， ３ ０ ｍ Ｒ＝１０ｍｍ。疲劳试验 件分为 Ａ， ２ Ｂ两组 ， 每组 ｌ ０件 ， 共２ ０件 。Ａ组为 ２ ２ ０ ４铝合 金预 拉 伸 板未 喷 丸 强化
威布 尔分 布描 述 疲 劳 寿命
。Ｔ ｕ ｏ ｗ研 究 了不 同
先验 分布 条件下 贝 叶斯估 计威 布尔 混合分 布参 数方
法 的稳健 性 。Ｃ ｅ ｈｎ用威 布 尔 分布 研 究 产 品 的 寿
撞 击靶材 ， 靶材 表 面 引入 残 余 压应 力 以提 高 靶材 在
的疲劳性 能 ， 对喷 丸 强 化 的研 究 已成 为 国 内外 研究
关 键 词 ： 丸 ； 劳 寿命 ； 拉 伸 ； 学 分 布 ； 靠 度 喷 疲 预 数 可
Ｄ０Ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ． ０ ５５ ５ ． ０ ２ ４ ０ ７ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ —０ ３ ２ １ ． ． １
中 图 分 类 号 ： ３６ ２ ０ ４ ． ３
文献标识码 ： Ａ
试验 件 ， Ｂ组 为 ２ ２ ０ ４铝 合金 预拉 伸 板铸 钢 丸 喷丸 强 化试 验 件 ， 钢 丸 直 径 为 ０ ６ ｍｍ， 丸 速 率 为 铸 ． 喷
收 稿 日期 ： ０ １１—１ 修 订 日期 ：０ ２ １１ ２ １—２１ ； ２１－ ． ０ ７ 基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ００ １８ ； 等 学 国 ５ ８５ １ ） 高 校 学 科 创 新 引 智 计 划 项 目 （ ｏ００ ｂ７ ５ ） 作 者 简 介 ： 志 远 （ ９ ６ ） 男 ， 士 研 究 生 ， 事 材 料 疲 劳 张 １ ８一 ， 硕 从
第 ３ ２卷 第 ４期 ห้องสมุดไป่ตู้
２１ ０ ２年 ８月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． ２ ，Ｎｏ ４ １３ ． Ａｕｇ ｔ ２ ２ ｕｓ ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡ ＲＯＮＡ Ｉ ＡＬ ＭＡＴ ＲＩ Ｓ Ｌ ＯＦ ＡＥ ＵＴ Ｃ Ｅ ＡＬ
２２ ０ ４铝 合 金 预 拉 伸 板 喷 丸 强 化 前 后 疲 劳 寿命 的分 布 及 可 靠 度模 型 研 究
的分布 和可 靠度模 型 。
化后 材料 表 面 的特 征 。高 玉 魁 研 究 了 喷 丸 强 化 对 Ｔ ４钛 合金 组织 结 构 的影 响 。Ｇ ＩＭ ｌ ａ 等 Ｃ ．． ｙｏ ｓ ｎ
应用 有 限元法 研究 了喷 丸 强化 过 程 以及残 余 应 力 、
表 面粗糙 度 等 。凌 祥 等 研 究 了 喷 丸 残 余 应 力 场
命来确 定 最小维 修费 用为 目标 的周期 性预 防维 修策 略 。张钧 等运用 拟 合优 度 检 验方 法 对 疲 劳前 后 ３ ＳＣ复合 材料 基体 和涂 层 中裂 纹分 布 规律 Ｄ Ｃ／ ｉ
进行 了研 究 ¨ 。
文 章 编 号 ：１０ —０３ ２ １ ）４０ ９ －５ ０ ５５ ５ （０ ２ ０ －０ ２０
喷 丸强化 作为 一种 提高 材料疲 劳 寿命 的冷加工
工 艺方法 ， 以其显 著 的疲 劳 强 化 效 果 而广 泛 应 用 于 航 空 、 天等 领 域 。喷 丸强 化 是 以高 速运 动 的弹 丸 航
方 面 的研 究 ， Ｅ ｍ ｉ ｚ ｉ ａ ｚ ｆ ｍ ｉ ｔｍ。 （ － ａｌ ｈｙ ｎ ＠ ｏ ａｌ ｏ ） ｕ ｘ ．
体微合 金钢 疲劳 寿 命 的影 响 。Ｌｕ等研 究 了在 不 ｉ 同条 件下 喷 丸强 化对 Ｍｇ１ Ｇ 一Ｙ合 金高 周 疲劳 性 －０ ｄ３
能 的影 响 。Ｋｅ ｅ ｚ 用有 限元 法研 究 了 喷丸 强 ｌ ｎ应 ｍ
本 工作通 过疲 劳 试 验研 究 喷 丸强 化 对 ２ ２ ０ ４铝 合 金预 拉伸板 疲 劳寿 命 的 影 响 ， 利用 统 计 学 方 法 并 对 喷丸 强化前 后 的疲劳 寿命 进行分 析 。通过 拟合 优 度 检验 ， 明确 疲劳 寿命 的分 布类 型 ， 建立疲 劳 寿命 并
张 志远 ， 支希 哲 ， 闫五柱 ， 刘 军 ， 杨 仕 超
（ 北 工 业 大 学 力 学 与 土 木建 筑学 院 先 进 材 料 测 试 中心 ，西 安 ７ ０ ２ ） 西 １ １９
摘 要 ： 了研究喷丸强化对 ２２ 为 ０４铝合 金 预 拉 伸 板 疲 劳特 性 的 影 响 以及 喷 丸 强 化 前 后 疲 劳 寿 命 的数 学 分 布 及 可 靠 度 模 型 ， 铸 钢 丸 喷 丸强 化前 后 的 ２ ２ 对 ０ ４铝 合 金 预 拉 伸 板 进 行 疲 劳 对 比试 验 。结 果 表 明 ： 丸 强 化 能 明显 提 高 ２ ２ 喷 ０４ 铝 合 金 预 拉 伸 板 的疲 劳 寿 命 。对 喷 丸 强 化 前 后 的 疲 劳 寿命 分 布 进 行 拟合 优 度 检 验 发 现 ： 丸 强 化 前 疲 劳 寿 命 服 从 喷 威 布尔 分 布 ， 喷 丸 强 化 后 的 疲 劳 寿命 服 从 对 数 正 态 分 布 。建 立 了 ２２ 而 ０ ４铝 合 金 预 拉 伸 板 喷 丸 强 化 前 后 疲 劳 寿 命 的 分 布模 型 和可 靠 度 模 型 。
都是 针对 原始 状态 下 的工程 合 金 ， 而对 铝 合 金 预拉
伸板 的喷丸强 化少 有报道 。铝合金 轧制 淬火后 存在 较 高 的残 余应 力 ， 预拉 伸 工 艺 ２ ～３ 的塑 性变 而 ％ ％ 形 可 以极 大 的消减 残 余 应力 ， 得铝 合 金 预 拉 伸 使
板 的应 用变 得越来 越广 泛 。 现 有研 究 中通 常根 据实 践经 验采用 正态 分布 或
的 三维有 限元 模 型 。大 多 数 对 喷 丸 强 化 的研 究
１ 疲 劳试 验
１ １ 试 验件 尺寸 及加 载 ． ２２ ０４铝合金化学成 分 如表 １ 示 。试 验件 如 图 所 １ 所示 ， 中 Ｌ ＝ ２０ ｍ Ｌ ＝ ０ ｍ Ｌ ＝２ ｍ， 其 １ ４ ｍ， ２ ４ ｍ， ３ ０ ｍ Ｒ＝１０ｍｍ。疲劳试验 件分为 Ａ， ２ Ｂ两组 ， 每组 ｌ ０件 ， 共２ ０件 。Ａ组为 ２ ２ ０ ４铝合 金预 拉 伸 板未 喷 丸 强化
威布 尔分 布描 述 疲 劳 寿命
。Ｔ ｕ ｏ ｗ研 究 了不 同
先验 分布 条件下 贝 叶斯估 计威 布尔 混合分 布参 数方
法 的稳健 性 。Ｃ ｅ ｈｎ用威 布 尔 分布 研 究 产 品 的 寿
撞 击靶材 ， 靶材 表 面 引入 残 余 压应 力 以提 高 靶材 在
的疲劳性 能 ， 对喷 丸 强 化 的研 究 已成 为 国 内外 研究
关 键 词 ： 丸 ； 劳 寿命 ； 拉 伸 ； 学 分 布 ； 靠 度 喷 疲 预 数 可
Ｄ０Ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ． ０ ５５ ５ ． ０ ２ ４ ０ ７ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ —０ ３ ２ １ ． ． １
中 图 分 类 号 ： ３６ ２ ０ ４ ． ３
文献标识码 ： Ａ
试验 件 ， Ｂ组 为 ２ ２ ０ ４铝 合金 预拉 伸 板铸 钢 丸 喷丸 强 化试 验 件 ， 钢 丸 直 径 为 ０ ６ ｍｍ， 丸 速 率 为 铸 ． 喷
收 稿 日期 ： ０ １１—１ 修 订 日期 ：０ ２ １１ ２ １—２１ ； ２１－ ． ０ ７ 基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ００ １８ ； 等 学 国 ５ ８５ １ ） 高 校 学 科 创 新 引 智 计 划 项 目 （ ｏ００ ｂ７ ５ ） 作 者 简 介 ： 志 远 （ ９ ６ ） 男 ， 士 研 究 生 ， 事 材 料 疲 劳 张 １ ８一 ， 硕 从
第 ３ ２卷 第 ４期 ห้องสมุดไป่ตู้
２１ ０ ２年 ８月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． ２ ，Ｎｏ ４ １３ ． Ａｕｇ ｔ ２ ２ ｕｓ ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡ ＲＯＮＡ Ｉ ＡＬ ＭＡＴ ＲＩ Ｓ Ｌ ＯＦ ＡＥ ＵＴ Ｃ Ｅ ＡＬ
２２ ０ ４铝 合 金 预 拉 伸 板 喷 丸 强 化 前 后 疲 劳 寿命 的分 布 及 可 靠 度模 型 研 究
的分布 和可 靠度模 型 。
化后 材料 表 面 的特 征 。高 玉 魁 研 究 了 喷 丸 强 化 对 Ｔ ４钛 合金 组织 结 构 的影 响 。Ｇ ＩＭ ｌ ａ 等 Ｃ ．． ｙｏ ｓ ｎ
应用 有 限元法 研究 了喷 丸 强化 过 程 以及残 余 应 力 、
表 面粗糙 度 等 。凌 祥 等 研 究 了 喷 丸 残 余 应 力 场