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航空结构壁板通常带有减轻孔、装配孔、工艺孔等结构,在带孔板单曲率喷丸成形时,常常会发生孔区域与其他喷丸部位曲率半径不相等,而且孔区域部位产生孔区变形、开裂、应力集中的问题[40],严重地影响了壁板的成形精确和强度性能。这些都与带孔壁板喷丸成形后残余应力分布有关,而残余应力分布又受喷丸区域、壁板几何结构和喷丸工艺参数等因素的影响。针对带孔壁板喷丸成形相关缺陷,从理论上研究了板料喷丸后残余应力分布规律,以及残余应力场对板料的成形机理,从试验和有限元角度研究喷丸区域、壁板几何结构和喷丸工艺参数等对带孔板成形质量的影响,确定了适合带孔板喷丸成形工艺方法及最佳参数水平。1.探讨了使板材产生弹性和弹塑性变形的临界喷丸速度,此速度公式考虑到了撞针和靶材的密度、弹性模量、泊松比,静态与动态屈服强度。利用Herz碰撞理论推导出了碰撞压力分布公式,并从弹塑性力学角度推导了塑性变形区回弹前后的弹坑直径,弹坑深度及冲击力大小计算公式,分析得出了板料回弹前后的残余应力相关公式,以及残余应力分布对受喷板料弯曲变形公式。2.分析了带孔板超声波喷丸成形后的成形特征及孔异形情况,探讨了喷丸区域布局及板料结构对带孔板喷丸成形质量影响,绘制了不同喷丸参数喷丸时应采用的喷丸孔边距和加强环厚度曲线,结果表明:采用加强环+条带喷丸方式可以显著的提高带孔板喷丸成形质量,加强环厚度H与宽度M主要影响曲率半径差值C,而孔边距L主要影响孔异形程度B。选取最佳孔边距L为3~10mm,最佳加强环宽度M为9~15mm,最佳加强环厚度为1~3mm。3.构建了有限元模拟方案,确定采用动态分析步与静态分析步结合的模拟方法。采用ABAQUS模拟和研究了不同喷丸区域布局、带孔板孔区结构和喷丸工艺参数对带孔板喷丸成形质量的影响,并将试验研究与有限元模拟的结果进行对比和分析,结果显示:ABAQUS有限元模拟结果与试验结果在影响趋势、数据点差值方面的吻合度较好,总体上,模拟结果与试验结果的最大误差为22%,平均误差为13.3%,具有较好的参考意义。