随着现代工业的不断发展,高值工业装备的需求量越来越大,通过表面处理延长其疲劳寿命进而达到降低生产成本目的,是所有相关研究者一直以来的研究目标。构件经表面处理后塑性区的范围和应力场的分布情况是构件的各项性能提高的关键因素。相对于有限元数值模拟研究的方法,如何有效地、直观地、准确地得到塑性区和应力场分布情况的研究成为一个热门的研究课题。本文采用自主设计的锤击实验装置,Q235钢为主要分析研究的对象,创新性提出抵紧锤击法研究塑性区,锤击痕剖面多点残余应力法测量残余应力,并用有限元方法对抵紧锤击法实验过程进行了模拟。抵紧锤击法研究塑性区实验,优选Q235钢和经淬火,调质热处理的45号钢加工制成长170 mm、宽20 mm、高30 mm条状试样,六种锤击行程25 mm、50 mm、75 mm、100 mm、125 mm、150 mm,锤头形状为球形锤头SR5.5、SR8,顶角为110°的锥形锤头,Φ2圆台形锤头,表面形状为平面和R8、R10、R12、R14、R16五种曲率半径的曲面。结果表明:1、通过抵紧锤击法研究了锤击后试样内部的塑性形变区,成功地达到了将试样内部塑性形变区的信息表面化的目的。在实验设计的各种因素下,得到的锤击塑性区形状均为圆形,由于锤击痕具有空间对称性,判定锤击后在试样内部形成的塑性区均为近似球形。2、无论何种形式的锤头,无论锤击的表面形状如何,随着锤击行程的增加,塑性区的范围越大;75 mm及以下锤击行程SR5.5锤头塑性区面积最大,100 mm及以上行程SR8锤头塑性区面积最大;各种行程下110°锥形锤头塑性区面积均最小并且增加的趋势较平缓,虽然110°锥形锤头塑性区范围小但形变量高。3、在表面为平面、阴角和阳角曲面时,锤击得到的塑性区,阳角处面积最小;锤击曲面时,当曲率半径增加,塑性区面积未发生明显的变化;平面处获得塑性区的面积,随着锤击行程的增加变化较快,而阴角和阳角处获得塑性区面积随着锤击行程的增加变化较缓。4、通过锤击痕剖面多点测量残余应力方法研究,不但验证了显微镜下材料塑性区形态和位置的准确性,而且验证了利用抵紧锤击法研究塑性区的科学性,为深入研究锤击变形塑性区内部的应力分布奠定了基础。5、利用抵紧锤击法获得的塑性区的深度比传统的喷丸,滚丸,孔挤压,爆炸法等获得塑性区的深度大,保证零件精加工后仍留有一定深度的预压应力层,利于提高精加工零件的疲劳寿命,该研究为更好地在金属表面施加预压应力层开辟了一个有效地、合理地途径。6、将有限元模拟得到结果和显微镜测量的塑性区数据相对比,两者结果偏差很小,证明模拟的结果可以信赖。