Numerical modelling of single impacts during ultrasonic shot peening

Ultrasonic shot peening is a type of peening operation which is used to plastically deform the surface of the target material with high severity in order to produce desired material, surface and microstructural characteristics like a compressive residual stress layer and refined grain structure zone in that material. This is made possible by the usage of shots that impinges the target material with high frequency. For the concept of this thesis, a numerical model of a single shot impacting the target surface is created. Model considers material parameters and process parameters of ultrasonic shot peening. The model takes into account the variation of impact orientation and corresponding variation in impact velocity of the shots and delivers the change in the indentation geometry and restitution coefficient as outcomes under impacts with different orientations. The model stands as a solid reference for future work where multiple impact analysis could be investigated for the complete modeling of the treatment.

La pallinatura ultrasonica è un tipo di operazione di pallinatura che viene utilizzata per deformare plasticamente la superficie del materiale target con elevata severità al fine di produrre le caratteristiche desiderate di materiale, superficie e microstruttura come uno strato di stress residuo compressivo e una zona di struttura granulare raffinata in quel materiale. Ciò è reso possibile dall'uso di colpi che colpiscono il materiale target con alta frequenza. Per il concetto di questa tesi, viene creato un modello numerico di un singolo colpo che impatta sulla superficie target. Il modello considera i parametri del materiale e i parametri di processo della pallinatura ultrasonica. Il modello tiene conto della variazione dell'orientamento dell'impatto e della corrispondente variazione della velocità di impatto dei colpi e fornisce la modifica della geometria di indentazione e del coefficiente di restituzione come risultati sotto impatti con orientamenti diversi. Il modello rappresenta un solido riferimento per lavori futuri in cui l'analisi di impatti multipli potrebbe essere studiata per la modellazione completa del trattamento.