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加筋板具有结构完整性好、密封性能好、零件数目少、连接装配工作量小、刚度好等优点,是工程中比较好的轻量化结构,被广泛应用于航空航天领域。采用传统喷丸成形加筋板时,存在无法满足复杂双曲率外型以及区域弯量变形量不足等问题,亟需开展加筋板新型喷丸成形工艺研究。超声波喷丸技术作为一种新型喷丸工艺,可以获得比传统喷丸更大更深的残余压应力场,提高加筋板的成形量,板材成形后的综合性能好,但在自由状态下,超声波喷丸成形也会发生球面变形趋势及变形量不足等问题,预应力喷丸成形能改善球面变形趋势,提高成形量。本文结合预应力和超声波喷丸成形两种方法的成形优势,对加筋板预应力超声波喷丸的成形过程进行了研究和试验,主要研究工作如下:(1)基于Hertz碰撞理论,研究超声波喷丸过程中板料的变形和受力情况,探讨弹塑性变形前后凹坑直径、凹坑深度和冲击力的大小以及回弹后残余应力沿深度方向的分布关系,分析自由状态和预弯状态下残余应力的产生过程以及板件弯曲变形与残余应力场的关系。(2)研究了在展向喷丸轨迹下,有无筋对板材弦向和展向成形曲率半径的影响;其次研究预弯曲率半径对加筋板成形曲率半径的影响;最后研究自由状态和不同预弯曲率半径下撞针速度、偏置距离、喷丸区域宽度等工艺参数对加筋板成形曲率半径的影响,引入Ry/Rx,比较自由状态和施加不同预弯曲率半径下喷丸工艺参数对改善球面变形的影响。(3)通过试验研究加筋板预应力超声波喷丸后的表面层性能,重点分析不同喷丸参数对加筋板试件的表面形貌、表面粗糙度、表面硬度以及残余应力场的影响。(4)在ABAQUS软件中建立加筋板预应力超声波喷丸有限元数值模型,分析了不同工艺参数对加筋板成形曲率和残余应力场的影响,对比分析试验数据和模拟结果数据,两者相差较小,说明了数值模型建立的准确性,为研制开发机翼加筋板预应力超声波喷丸成形提供了理论和工艺数据支持。