摘要: 钛合金作为一种高强度、高耐蚀性的金属材料，被广泛应用于航空发动机叶片的制造中。其工作条件苛刻，要求具有更高的强度和耐久性。喷丸强化技术作为重要的表面处理手段用于增强钛合金材料的抗疲劳性能，对于提高航空发动机叶片的性能具有重要的作用... 展开 钛合金作为一种高强度、高耐蚀性的金属材料，被广泛应用于航空发动机叶片的制造中。其工作条件苛刻，要求具有更高的强度和耐久性。喷丸强化技术作为重要的表面处理手段用于增强钛合金材料的抗疲劳性能，对于提高航空发动机叶片的性能具有重要的作用。本文以FEM-DEM耦合方法建立了随机多弹丸喷丸强化模型，以TC4钛合金为研究对象，采用数值模拟和试验等方法开展了工艺参数对喷丸效果及疲劳寿命的影响研究。主要内容如下: 1、分别建立了单弹丸、随机概率分布多弹丸及更为接近实际喷丸工艺的FEM-DEM耦合多弹丸喷丸强化模型。开展了TC4钛合金试件喷丸实验，利用X射线衍射法及粗糙度仪测量了不同喷丸强度和覆盖率下的试件的残余应力和表面粗糙度,验证了FEM-DEM耦合多弹丸喷丸强化模型的可靠性。 2、基于FEM-DEM耦合喷丸模型，研究了不同工艺参数和叶片表面曲率特征对TC4钛合金喷丸强化后残余应力场及表面粗糙的影响规律。结果表明:工艺参数（弹丸直径、喷丸速度和喷丸覆盖率）在一定范围内增大可以获得更好的残余应力分布，但达到一定值后,残余应力场接近饱和，并且表面粗糙度较大。表面曲率较大会使喷丸效果不佳，产生的残余应力场深度较浅，而曲率较为平滑时，喷丸强化效果更佳。 3、考虑不同工艺参数之间的关联以及交互影响，建立了喷丸强化工艺参数与喷丸强化效果之间的响应面预测模型，通过模型的显著性、精度以及信噪比等指标，证明了所建立模型的有效性，可用于快速预测喷丸强化效果。 4、考虑喷丸强化后残余应力，通过ABAQUS和Fe-Safe耦合建立了TC4钛合金疲劳寿命预测模型并进行了仿真计算，开展了不同表面残余应力对疲劳寿命影响的试验，分析了喷丸残余应力对疲劳寿命的影响规律。针对于喷丸强化后出现的应力松弛现象，试验研究了不同循环次数和载荷强度对喷丸应力场变化的影响。 收起