[发明专利]一种二次挤压强化孔疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种二次挤压强化孔疲劳寿命预测方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）、根据二次挤压强化的实际工况，利用有限元软件ABAQUS，建立二次挤压强化有限元模型，确保模型边界条件的设置与实际挤压工况保持一致；

（2）、设置不同的二次冷挤压工艺参数，在已有的有限元模型基础上进行隐式求解，获得二次挤压强化孔周残余应力分布情况，通过二次挤压强化，引入的残余压应力缓解了孔壁的应力集中；

（3）、采用X射线衍射法测量二次挤压孔壁周围残余应力分布，基于测得的残余应力场对有限元模型进行修正，使仿真残余应力逼近上述测量结果；

（4）、利用修正后的有限元模型对二次挤压强化有限元模型进行求解计算，进行疲劳分析过程，在疲劳分析软件中读取模型计算结果；

（5）、设定疲劳分析相关参数，进行疲劳寿命分析：设定材料载荷信息，关联载荷工况与时间历程，确定求解器参数，对疲劳寿命进行预测分析，孔的疲劳破坏位置由孔壁向远离孔壁位置转移，与未挤压强化试样相比疲劳寿命提高了1.4~1.9倍。

2.根据权利要求1所述二次挤压强化孔疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤（1）中，所述模型边界条件的设置为挤压过程中约束零件带孔底板外边界六个自由度，挤压完成后改面约束为点约束，限制零件刚体位移、模拟孔壁回弹过程。

3.根据权利要求1所述二次挤压强化孔疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤（1）中，二次挤压强化有限元模型由耳片（1）、衬套（2）、一次挤压芯棒（3）、二次挤压芯棒（4）组成，挤压强化过程中，首先一次挤压芯棒挤压耳片孔，再利用二次挤压芯棒挤压衬套，实现两次挤压强化的连续仿真。

4.根据权利要求1所述二次挤压强化孔疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤（2）中，所述冷挤压工艺参数包括底孔直径，挤压芯棒形状尺寸及衬套的内外径，其中衬套尺寸应根据一次挤压后孔壁回弹量确定，需保证挤压芯棒前端与耳孔及衬套内孔为间隙配合，挤压芯棒工作段与耳孔及衬套为过盈配合。

5.根据权利要求1所述二次挤压强化孔疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤（2）中，所述有限元模型实现的是基于一次挤压强化的基础上进行二次挤压强化的连续过程，即在模型装配过程中确定底孔、挤压芯棒及衬套间的相对位置，对底孔一次挤压完成后控制衬套轴向位移将其与底孔装配，再利用二次挤压芯棒挤压衬套，实现两次挤压强化的连续仿真；所述仿真衬套采用无缝衬套。

6.根据权利要求1所述二次挤压强化孔疲劳寿命预测方法，其特征在于：步骤（4）中，所述疲劳分析过程，选用的载荷谱为恒幅正弦疲劳载荷，采用的疲劳分析方法为全寿命分析，需要关联二次挤压后残余压应力静载与单位拉伸静载工况。