《表2 同一时间（t=3 ns）、不同速度下的应力数据》

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《冷喷涂镁合金基体残余应力的数值研究》

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不同冲击速度下，颗粒/基体最小主应力随时间的变化如图3所示，最小主应力用作材料残余应力的度量。由图可以发现，沉积过程大致分为三个步骤：初始冲击步骤（t=0～5 ns）、瞬态喷丸和粘结步骤（5 ns40 ns）。冲击和喷丸步骤会在系统中产生压缩残余应力，所以应力在0～5 ns时最为剧烈。在当前的模拟中，热冷却步骤似乎对进一步缓解所产生的压缩残余应力的影响微不足道。这是因为颗粒与基板颗粒和基体最初处于相同的温度（293 K），由于塑性加热而导致的颗粒与基材之间的温差似乎不足以引起绝热剪切效应[21]，因此在热冷却步骤期间，当t>40 ns后，观察到相对稳定的压缩残余应力。仔细观察图3a可以发现，单颗粒完全沉积后（t>40 ns），应力变化较大，这是因为颗粒撞击基板后减速，相对颗粒基板发生加速，此时存储在基板中的弹性能远大于存储在粒子中的弹性能，并且在模拟结束时，粒子会从基板回弹[22]。这种回弹是由于材料中弹性能的释放，而基板由于边界条件的设定，不发生反弹。其次，本次模拟不考虑两个元素之间的键合，且模型未设置粘聚力接触以及失效演化参数。因此，颗粒在40 ns以后逐渐发生回弹。从图3b可以发现，颗粒与基体结合时，基体的残余应力在40 ns以后变化较为稳定。此外，本文对比了一组同一时间（t=3 ns）、不同速度下的应力数据（见表2，表中参数“?”号仅代表方向，不代表大小），发现颗粒残余应力随着冲击速度的增加，呈现先增大后减小，最后逐渐增大的趋势。这可能是因为600 m/s时，颗粒与基体结合过程中，颗粒两侧有部分单元出现穿透现象。当冲击速度为700 m/s时，颗粒两侧部分单元的穿透现象减少，残余应力也随速度的增加而增加，此外，基体的残余应力随速度的增加而增加。但颗粒和基体的残余压应力最终随着沉积时间的增加，逐渐趋于稳定。