航空鋁合金小孔構(gòu)件激光沖擊強(qiáng)化及殘余應(yīng)力研究.pdf

1、7050-T7451鋁合金是一種高強(qiáng)度航空鋁合金材料,廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)與零部件的制造。鉚接緊固孔是飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中的典型應(yīng)力集中環(huán)節(jié),在交變載荷作用下極易產(chǎn)生疲勞裂紋,進(jìn)而造成疲勞斷裂。激光沖擊小孔強(qiáng)化技術(shù)是一種先進(jìn)的小孔強(qiáng)化技術(shù),可以用以改善鋁合金表層以及深度方向的殘余應(yīng)力分布,進(jìn)而改善其抗疲勞性能。本文主要對(duì)7050-T7451鋁合金進(jìn)行激光沖擊小孔強(qiáng)化技術(shù)及其殘余應(yīng)力場(chǎng)分布進(jìn)行研究,旨在提高7050-T7451鋁合金的抗疲勞壽命。論

2、文研究的主要工作和取得的創(chuàng)新點(diǎn)如下；
　　 以短脈沖高能量的激光束與材料相互作用誘導(dǎo)沖擊波的機(jī)制為基礎(chǔ),探討了高幅沖擊波加載下金屬材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)以及沖擊波誘導(dǎo)殘余應(yīng)力生成的過(guò)程,引入板料殘余應(yīng)力分布及小孔周?chē)鷼堄鄳?yīng)力分布的估算理論模型,分析了板料表面,深度以及小孔邊緣處殘余應(yīng)力沿板料表面和深度方向分布的估算方法。
　　 以ABAQUS軟件為平臺(tái),建立了高應(yīng)變率條件下激光沖擊小孔強(qiáng)化的有限元分析模型,解決了激光沖擊后對(duì)

3、數(shù)值模型進(jìn)行開(kāi)小孔的處理方法。對(duì)比了先開(kāi)孔后激光沖擊,先激光沖擊后開(kāi)孔的工藝,單面沖擊和雙面沖擊工藝,并且選著了不同能量參數(shù)和不同板料厚度對(duì)小孔處表面以及深度方向殘余應(yīng)力分布進(jìn)行了研究。探討了殘余應(yīng)力沿板料厚度方向和在外加載荷下的疊加效應(yīng)；并且發(fā)現(xiàn)了激光沖擊下板料邊緣產(chǎn)生的邊緣拉應(yīng)力效應(yīng),小孔邊緣在深度方向的拉應(yīng)力效應(yīng),并提出了一種能夠減少邊緣效應(yīng)和孔深度方向有害拉應(yīng)力的方法,為激光沖擊小孔強(qiáng)化過(guò)程的工藝方法和參數(shù)的有效控制研究提供理論