[发明专利]结构冷作强化-残余压应力分布的定量匹配设计方法

摘要

针对现有的结构冷作强化‑残余压应力设计过程中残余压应力无法进行定量匹配设计的现象，本发明提出了结构冷作强化‑残余压应力分布的定量匹配设计方法，把机械结构和零部件的疲劳强度作为场处理，把结构应力场和疲劳强度场有机的匹配起来结合冷作强化工艺特征进行残余压应力定量匹配，具体方法为确定结构危险截面的最高应力幅值及其梯度分布，确定结构危险截面的理想疲劳强度分布，通过材料端淬曲线和热处理要求确定疲劳强度场，根据冷作强化工艺特征确定结构残余压应力极限，结合冷作强化和组织疲劳强度分布确定结构危险截面的实际残余压应力分布。

主权项

1.一种结构冷作强化‑残余压应力分布的定量匹配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、给定最高疲劳载荷幅值下，确定拟进行冷作强化‑残余压应力定量匹配设计的结构的危险位置，进而获得结构危险截面处的最高应力幅值及应力幅值的梯度分布；步骤2、根据疲劳强度设计要求，确定结构的理想疲劳强度场分布，结构的理想疲劳强度分布要求为任一点的强度不过剩且满足强度需求，按照应力‑强度干涉理论，结构危险截面任一点的理想强度设计为该点的疲劳应力幅值乘以安全系数；步骤3、以危险截面的理想疲劳强度分布为目标，匹配结构的材料和热处理，在满足危险截面静强度分布的条件下，利用硬度‑抗拉强度‑疲劳强度之间的转换关系结合材料端淬最低和最高硬度分布曲线，进行危险截面的组织疲劳强度分布设计；步骤4、根据结构的冷作强化工艺特征，确定残余压应力的极限，其中，残余压应力对结构表面特别是应力集中部位的疲劳强度影响很大，冷作强化产生的残余压应力最高值在次表面而且残余压应力随着深度的增加急剧下降；步骤5、结合冷作强化和组织疲劳强度分布，确定结构危险截面的实际残余压应力分布，其中，结构危险截面的实际残余压应力分布包括表面残余压应力、最高残余压应力、残余压应力沿深度分布。