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地鐵管片連接螺栓斷裂失效模式中,疲勞失效約占總數(shù)的 60% ~ 90% ,表面噴丸強化工藝可有效的解決這個問題,且已采用在螺栓、螺釘?shù)臈U部,使用最多、適應性也廣,成本也低廉。
噴丸是彈丸流不斷撞擊緊固件表面材料,由此使表層(深度約 0.05 ~ 0.20mm )的材料發(fā)生循環(huán)塑性變形的過程。經受循環(huán)塑性變形的表層隨材料的不同將會發(fā)生以下一種或幾種變化:表層內形成殘余壓應力場;表層材料亞結構(亞晶粒)尺寸與點陣畸變的變化;塑變誘導相變;塑變層內材料密度變化。
噴丸循環(huán)塑性變形引入材料表層的殘余壓應力場,與外施交變應力的拉應力在同一截面疊加后,使材料承受的最大拉應力由表面移至亞表面位置。
表面未噴丸強化試樣的疲勞裂紋萌生于外表面,而經過噴丸表面形變強化的疲勞裂紋萌生于次表層。理論分析證實,形變殘余應力使管片連接螺栓疲勞裂紋萌生于材料次表面之后,即可獲得比表面疲勞極限高 1.05 ~ 1.35 倍的內部疲勞極限。