超声滚压加工是一种十分有效的表面光整加工技术,通过该方法能够改善材料表面完整性,为材料表层引入残余压应力,提升材料抗疲劳性能。本文采用试验的方法测定了18CrNiMo7-6材料的本构模型参数,建立了轴类件表面超声滚压有限元仿真模型;针对平面类工件表面超声滚压加工,基于弹塑性力学和赫兹接触理论建立了表面粗糙度和残余应力解析模型;最后采用试验方法对模型的有效性进行了验证。本文所做具体研究工作由以下几个方面组成:1.利用准静态拉伸试验和分离式霍普金森压杆试验测定了18CrNiMo7-6材料的本构模型参数。分别采用红外测温装置、MTS轴向拉压疲劳机及分离式霍普金森压杆试验系统进行了加工区域温度、应变硬化效应和应变率强化效应参数的测定,根据试验结果测定了18CrNiMo7-6材料的本构模型各项参数。2.根据平面超声滚压加工过程工件材料受力特点及应力应变分析,基于弹塑性力学和赫兹接触理论建立了表面粗糙度和残余应力解析模型。3.针对轴类工件表面超声滚压加工,结合18CrNiMo7-6材料的本构模型参数,建立了轴类件表面超声滚压加工的有限元仿真模型,并利用该模型进行了不同工艺参数下超声滚压加工的仿真研究。4.利用超声滚压加工装置,进行了不同静压力和进给速度的超声滚压平面加工试验。结果表明,本文所建平面类工件超声滚压加工表层残余应力解析模型及表面粗糙度数学模型与试验结果较为吻合,为采用理论方法分析超声平面滚压工件表面粗糙度和残余应力提供了新方法。5.利用超声滚压加工装置,进行了轴类件表面超声滚压加工试验,并测量了加工后试样表层残余应力和表面粗糙度。试验结果表明通过有限元模型所得仿真结果与试验结果相一致,为采用仿真分析的方法研究轴类件表面粗糙度和残余应力提供了技术支持。综上所述,本文采用理论分析和试验研究相结合的方法研究了平面类工件表面超声滚压加工材料表层残余应力和粗糙度;结合材料本构模型参数,采用有限元仿真分析与试验研究相结合的方法,研究了轴类工件超声滚压加工后表层残余应力和粗糙度。结果表明,本文所建理论分析模型及有限元仿真模型可用于超声滚压加工,具有工程实用性和有效性。