在工程领域中,很多零部件由于频繁重复进行碰撞接触—分离的运动而失效,通常这些零部件承受的应力很低(约为材料屈服极限的1/5～1/2)。研究发现,零件承受多碰载荷而失效的多种起因都可以归结为材料发生宏观塑性变形。针对此现象,本文进行了低应力多碰动态响应试验,研究了1Cr18Ni9Ti试件和经激光涂层强化后的1Cr18Ni9Ti试件在同样工况条件下的动态响应行为,建立了其宏观塑性累积应变数学模型。对实验室自制的第一代多碰试验机进行了改进。(1)在液压油路控制部分,利用两个插装阀和一个电磁换向阀代替原有的旋转换向阀;(2)在电气控制部分,增加了限位装置和计数系统;(3)在测试系统部分,选择了合适的压电式传感器,设计了与此配套的夹具和工作台;设计并加工了两组大小规格不同的弹簧,对两组弹簧做了标定。选用化工泵、阀类多碰零件常用的不锈钢1Cr18Ni9Ti和高强度Ni-2合金作为低应力多碰试验材料。对试件进行坐标网格化,提出了分层塑性响应方法,在相同的多碰条件下(碰撞应力? =100MPa,碰撞行程h=20mm,碰撞频率p=4Hz),对1Cr18Ni9Ti试件和经激光涂层强化后的1Cr18Ni9Ti涂层试件进行了多碰试验。研究了材料随时空变化的疲劳应变及累积规律,提出了“趋表效应”的概念,得出以下结论:(1)在最初的几千次碰撞中,试件的变形最明显,随着碰撞次数的增加,试件变形越来越小,大约在25万次后趋于稳定;(2)试件表层的变形量、应变率、硬度变化最大,随着层深的增加,呈梯度性迅速衰减;(3)经激光涂层强化后的试件,不论是涂层还是基体都比未经激光涂层强化的试件有更好的抗多碰形变能力。建立了一定应力下,多碰塑性累积应变与碰撞次数、单元层坐标之间的关系。对1Cr18Ni9Ti试件和经激光涂层强化后的涂层试件分别建立了累积应变数学模型。根据该数学模型,代入碰撞次数N和单元层坐标y,可以比较精确的求出在一定应力?之下,距表面距离为y处的累积应变?。试验结果表明:碰撞应力很小,仅为材料屈服极限的1/5～1/2时,仍然会出现可测的累积宏观塑性变形现象,说明低应力多碰试验中具有较低门槛值。低应力多碰塑性变形有别于一次冲击变形、一般的疲劳失效、棘轮效应和蠕变,是一种不能用普通的冲击功来描述的具有特殊机理的形变现象,激光涂层可以有效的抵抗多碰塑性变形。