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
Study on the influence of shot material and diameter on residual stress and roughness of shot-peened 7075 aluminum alloy
- 机械强度 2026年48卷第3期 页码：152-158
- 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：
周晶晶，女，1984年生，湖北宜昌人，高级工程师；主要研究方向为喷丸强化工艺；E-mail：cwcdzfp2020@avic.com。
刘湘波（通信作者），男，1991年生，湖南娄底人，博士；主要研究方向为电弧增材过程凝固显微组织演变的多物理场多尺度相场模拟；E-mail： xiangboliu56@foxmail.com。
- 基金信息：
DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.03.017
中图分类号： TG178收稿：2024-07-04，
修回：2024-10-09，
纸质出版：2026-03-15
- 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
2
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
2
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
2
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
R
z
从22.6 μm减小到5.1 μm，应力集中系数
K
t
从1.368 3减小到1.166 7。
Abstract
Objective
2
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
2
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
2
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
R
Z
decreases from 22.6 μm to 5.1 μm
and the stress concentration factor
K
t
decreases from 1.368 3 to 1.166 7.
关键词
Keywords
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