喷丸成形在航空航天制造业中,用于成形大型薄壁件(机翼壁板,火箭外形壁板)的一种重要工艺方法,该种工艺方法的关键问题是怎样确定合适的喷丸工艺参数及弹丸作用区域的分布。传统的方法是通过大量的试验反复试验得出所需的工艺参数及弹丸作用区域的分布,这样就很难确定具有复杂形状的壁板零件在喷丸成形过程中工艺参数,不但需要很长的周期和高昂的试验成本,而且工艺可重复性较差。造成以上缺点的主要原因:在大量弹丸撞击作用下,板件在变化过程中的行为难于进行数值理论计算。因此,本文对弹丸撞击过程中板料的变化和薄壁零件在大量弹丸撞击作用下的变形机理的数值理论计算技术进行基础研究,并通过有限元分析软件ANSYS对喷丸成形进行模拟,为实际的喷丸成形提供理论指导。本文要完成的主要工做如下几点:(1)创建球形弹丸撞击目标板料问题的力学模型。首先建立基于J 2形变理论的弹塑性本构关系,结合计算集中力作用下半无限体变形的Boussinesq问题,从而得到Boussinesq问题的P-N通解。应用该通解,通过位移积分,计算得到一定速度的刚性球形弹丸撞击目标材料直到下止点时,受到撞击区域的周围材料的变形位移、应变和应力。根据以上得到的计算结果,本文对喷丸过程中形成残余应力的机理提出一种新的解释,即弹丸撞击目标材料时,形成的残余挤压应力是由表层的拉伸塑性变形层、撞击区内部材料高水平的拉伸弹塑性核、挤压塑性变形核和周围挤压弹性区共同作用形成的。(2)创建在大量弹丸撞击作用下目标板件变形解析计算的力学模型。首先对于相关的因素进行简化处理,包括喷丸参数理想化、弹丸撞击等时化、厚板化等,从而建立板件在单向弯曲情况下的喷丸成形的力学模型。根据建立的力学分析模型,给出了板件条带喷丸成形的力学原理。(3)根据目前国内的工业喷丸成形条件对论文的研究工作进行验证。设计了板件弯曲喷丸成形的试验,对论文工艺参数计算方法和有限元模拟进行验证。