In order to optimize the process parameters of high residual stress on the surface of Ti-6Al-4V alloy sheet which is obtained after ultrasonic rolling, the effects of static pressure, ultrasonic rolling amplitude and time on surface residual stress are investigated. Firstly, the ultrasonic rolling experiment was carried out under different static pressure conditions, and then the distribution of residual stress on the specimen surface was measured. Further, based on Abaqus/Explicit, a three-dimensional finite element (FE) model was established to simulate the ultrasonic rolling process. The distribution of residual stress on the surface was also analyzed with different static pressure, ultrasonic rolling amplitude and time. The reliability of the model under different static pressure parameters was verified in the aspects of residual stress, size and thickness of the hardening layer. The simulation results were in good agreement with the experimental results. The FE results show that the compressive residual stress increased first and then decreased along with the rolling depth direction, and then transformed into tensile residual stress. The residual stress increased with the increase of static pressure and amplitude, and it decreased first and then increased with the increase of time. According to the FE results, higher residual stress is obtained when the static force, ultrasonic amplitude and time are set to 1100 N, 10 μm and 0.065 s, respectively, which contributes to the improvement of fatigue life. This study could guide the selection of the processing parameters of the ultrasonic surface rolling in Ti-6Al-4V alloy.

为了优化超声轧制后的Ti-6Al-4V合金薄板表面高残余应力的工艺参数，研究了静压，超声轧制幅值和时间对表面残余应力的影响。首先，在不同的静压条件下进行超声轧制实验，然后测量试样表面残余应力的分布。此外，基于Abaqus / Explicit，建立了三维有限元（FE）模型来模拟超声轧制过程。还分析了在不同静压力，超声轧制振幅和时间下表面上残余应力的分布。从残余应力的角度验证了模型在不同静压参数下的可靠性，硬化层的尺寸和厚度。仿真结果与实验结果吻合良好。有限元分析结果表明，压缩残余应力随轧制深度方向先增大后减小，然后转变为拉伸残余应力。残余应力随着静压力和幅值的增加而增加，并且随着时间的增加先减小然后增加。根据有限元分析结果，当静力，超声振幅和时间分别设为1100 N，10μm和0.065 s时，可以获得更高的残余应力，这有助于延长疲劳寿命。该研究可为选择Ti-6Al-4V合金进行超声波表面轧制工艺参数的选择提供指导。仿真结果与实验结果吻合良好。有限元分析结果表明，压缩残余应力随轧制深度方向先增大后减小，然后转变为拉伸残余应力。残余应力随着静压力和幅值的增加而增加，并且随着时间的增加先减小然后增加。根据有限元分析结果，当静力，超声振幅和时间分别设为1100 N，10μm和0.065 s时，可以获得更高的残余应力，这有助于延长疲劳寿命。该研究可为选择Ti-6Al-4V合金进行超声波表面轧制工艺参数的选择提供指导。仿真结果与实验结果吻合良好。有限元分析结果表明，压缩残余应力随轧制深度方向先增大后减小，然后转变为拉伸残余应力。残余应力随着静压力和幅值的增加而增加，并且随着时间的增加先减小然后增加。根据有限元分析结果，当静力，超声振幅和时间分别设为1100 N，10μm和0.065 s时，可以获得更高的残余应力，这有助于延长疲劳寿命。该研究可为选择Ti-6Al-4V合金进行超声波表面轧制工艺参数的选择提供指导。有限元分析结果表明，压缩残余应力随轧制深度方向先增大后减小，然后转变为拉伸残余应力。残余应力随着静压力和幅值的增加而增加，并且随着时间的增加先减小然后增加。根据有限元分析结果，当静力，超声振幅和时间分别设为1100 N，10μm和0.065 s时，可以获得更高的残余应力，这有助于延长疲劳寿命。该研究可为选择Ti-6Al-4V合金进行超声波表面轧制工艺参数的选择提供指导。有限元分析结果表明，压缩残余应力随轧制深度方向先增大后减小，然后转变为拉伸残余应力。残余应力随着静压力和幅值的增加而增加，并且随着时间的增加先减小然后增加。根据有限元分析结果，当静力，超声振幅和时间分别设为1100 N，10μm和0.065 s时，可以获得更高的残余应力，这有助于延长疲劳寿命。该研究可为选择Ti-6Al-4V合金进行超声波表面轧制工艺参数的选择提供指导。残余应力随着静压力和幅值的增加而增加，并且随着时间的增加先减小然后增加。根据有限元分析结果，当静力，超声振幅和时间分别设为1100 N，10μm和0.065 s时，可以获得更高的残余应力，这有助于延长疲劳寿命。该研究可为选择Ti-6Al-4V合金进行超声波表面轧制工艺参数的选择提供指导。残余应力随着静压力和幅值的增加而增加，并且随着时间的增加先减小然后增加。根据有限元分析结果，当静力，超声振幅和时间分别设为1100 N，10μm和0.065 s时，可以获得更高的残余应力，这有助于延长疲劳寿命。该研究可为选择Ti-6Al-4V合金进行超声波表面轧制工艺参数的选择提供指导。