超声波喷丸成形是一种新型的板料成形技术,目前已经在航空航天领域得到应用。它较一般板料成形技术具有设备成本低、便携、绿色无污染、成形后材料综合性能好等诸多优势,在飞机机翼壁板的成形和校形上具有广阔的应用前景。然而,在壁板喷丸成形的实际过程中,随着喷丸能量的增强,板料残余应力的增大与不均匀分布往往会导致在壁板较薄的区域产生失稳变形,这严重地影响壁板的成形精度和力学性能。因此,研究壁板超声波喷丸成形的稳定性,确定壁板超声波喷丸成形的失稳条件,并继而优化壁板超声波喷丸成形的工艺参数,具有很强的实际应用价值。文章从如下三个方面展开了壁板超声波喷丸成形稳定性的研究:首先对超声波喷丸成形的机理和成形特征进行理论分析,利用Herz碰撞理论推导出了喷丸碰撞压力分布公式,推导了板材喷丸成形曲率半径与残余应力以及塑性变形层深度的关系;分析了薄板喷丸失稳的机理和特点,使用四简支双向受压模型对薄板喷丸失稳进行了力学分析,推导出薄板临界失稳条件下的载荷情况。其次,对机翼壁板四种典型结构的试验件进行了超声波喷丸成形试验,使用多元线性回归的方法对试验数据进行了处理,得出了壁板弦向和展向的成形曲率与超声波喷丸工艺参数之间的关系式。设计了壁板超声波喷丸局部失稳试验,得出了临界失稳状态下的超声波喷丸工艺参数组合,确定了壁板超声波喷丸成形工艺参数的安全范围。有限元模拟方面,采用等效热载荷模拟方法对超声波喷丸成形进行模拟,该方法科学、高效,既能够准确有效地模拟超声波喷丸成形的成形曲率,同时又大量减少了模拟的计算成本。将有限元模拟结果与超声波喷丸成形试验的结果进行对比,两者结果较为一致,具有较好的参考意义;探讨了薄壁板发生整体失稳的条件:通过直接模拟法,使用多单丸阵列模型模拟了薄板件的喷丸整体失稳状态,得出了不同厚度的板材发生整体失稳时的喷丸强度大小和板材能够发生整体失稳的临界厚度。