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基于Johnson-Cook本构模型,采用Abaqus有限元分析软件,建立了Ti-6Al-4V钛合金表面机械碾磨工艺的二维有限元仿真模型,并将其与位错密度演化模型进行耦合,实现了对表面机械碾磨过程中受力情况与微观晶粒细化动态演变的仿真模拟。基于仿真结果,对钛合金表面机械碾磨过程中的残余应力场、应变场、位错密度和晶粒尺寸的变化规律进行了研究,得到了碾磨速度和单道次碾磨深度两种工艺参数对钛合金表面机械碾磨过程中晶粒细化程度的影响规律,为钛合金表面机械碾磨处理工艺参数的优化提供了有利参考。