Study on the influence of shot material and diameter on residual stress and roughness of shot-peened 7075 aluminum alloy

ZHOU Jingjing; KONG Qingdong; LIU Xiangbo; DAI Hao; LONG Xianglin; WANG Meng; WEI Yanhong

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.017

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Study on the influence of shot material and diameter on residual stress and roughness of shot-peened 7075 aluminum alloy

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2026-03-16

- Study on the influence of shot material and diameter on residual stress and roughness of shot-peened 7075 aluminum alloy
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 3, Pages: 152-158(2026)
- 作者机构：
  
  1.昌河飞机工业（集团）有限责任公司，景德镇 333002］
  2.南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京 211106
  3.南京航空航天大学无锡研究院，无锡 214187
- 作者简介：
  
  LIU Xiangbo, E-mail: xiangboliu56@foxmail.com
- 基金信息：
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.017
  CLC： TG178
- Received：04 July 2024，
  
  Revised：2024-10-09，
  
  Published：15 March 2026
- 稿件说明：
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周晶晶，孔庆东，刘湘波，等. 弹丸介质及尺寸对7075铝合金喷丸残余应力场及粗糙度的影响研究［J］. 机械强度，2026，48（3）：152-158.

ZHOU Jingjing，KONG Qingdong，LIU Xiangbo，et al. Study on the influence of shot material and diameter on residual stress and roughness of shot-peened 7075 aluminum alloy［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（3）：152-158.
周晶晶，孔庆东，刘湘波，等. 弹丸介质及尺寸对7075铝合金喷丸残余应力场及粗糙度的影响研究［J］. 机械强度，2026，48（3）：152-158. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.017.

ZHOU Jingjing，KONG Qingdong，LIU Xiangbo，et al. Study on the influence of shot material and diameter on residual stress and roughness of shot-peened 7075 aluminum alloy［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（3）：152-158. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.017.

摘要

目的

在航空器轻量化制造中，通常使用喷丸强化技术来提升铝合金的性能，但目前对喷丸强化残余应力的数值模拟多基于弹丸随机分布模型，且对不同介质弹丸喷丸后靶材粗糙度的相关研究较少，有必要针对该问题展开研究。

方法

建立弹丸概率随机分布有限元模型，开展喷丸强化数值模拟，研究不同介质及尺寸弹丸对7075-T651铝合金靶材喷丸强化后残余应力场及表面粗糙度的影响。

结果

结果表明，相同喷丸参数分别使用铸钢丸、玻璃丸、陶瓷丸喷丸强化靶材，压应力层深依次减小；陶瓷弹丸直径从0.3 mm增大至0.58 mm，最大残余压应力由559 MPa增大至641 MPa，当弹丸直径进一步增大至0.71 mm时，最大残余压应力增幅减缓；陶瓷弹丸直径从0.71 mm减小到0.3 mm，喷后靶材表面粗糙度

从22.6 μm减小到5.1 μm，应力集中系数

从1.368 3减小到1.166 7。

Abstract

Objective

Shot peening technology is usually used in aircraft lightweight manufacturing to improve the performance of aluminum alloys

but the current numerical simulation of shot peening residual stress is mostly based on the random distribution model of the shot

and there are fewer studies on the roughness of the target material after shot peening with different shot material. It is necessary to conduct research on this issue.

Methods

A shot probability random distribution finite element model was established to carry out numerical simulation of shot peening

and studied the effects of different shot material and shots diameter on the residual stress field and surface roughness of 7075-T651 aluminum alloy targets after shot peening.

Results

The results show that with the same shot peening parameters

the depth of compressive stress layer of cast steel shot

glass shot and ceramic shot are respectively reduced. As the shot diameter increases from 0.3 mm to 0.58 mm

the maximum residual compressive stress increases from 559 MPa to 641 MPa. When the shot diameter is 0.71 mm

the residual compressive stress increases significantly slow down. As the ceramic shot diameter decreases from 0.71 mm to 0.3 mm

the surface roughness

decreases from 22.6 μm to 5.1 μm

and the stress concentration factor

decreases from 1.368 3 to 1.166 7.

关键词

Keywords

references

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