双孔耳片衬套冷挤压强化的残余应力和疲劳寿命

为提高双孔耳片连接孔的疲劳强度和服役寿命，采用衬套冷挤压强化技术建立了双孔耳片挤压工艺的数值仿真模型，得到了应力的数值大小和分布区域变化规律。结合有限元分析和疲劳试验方法，获得了冷挤压后耳片-衬套试件的疲劳寿命，并对断口的宏观和微观形貌进行了分析。结果表明，挤压量的增大提高了切向残余压应力，同时扩大了压应力沿衬套厚度方向和耳片径向的分布区域。芯棒的挤压过程加剧了沿厚度方向应力分布的不均匀性，较大的压应力区域出现在距挤入面2～8 mm范围处。综合考虑挤压量对残余压应力平均值和分布区域的影响，确定最佳挤压量为4%,挤压量的适当增加可以有效提高构件的疲劳寿命。挤压量为1.5%时，疲劳试验所得疲劳寿命为316957次循环，疲劳寿命仿真值为338844次循环，二者相对误差较小。耳片-衬套构件的断裂位置均发生在孔的最小截面处，裂纹断裂方向与主应力方向基本垂直，出现了许多大小不一的裂纹条带。