大面積激光噴丸強化的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、激光噴丸強化是利用激光沖擊波壓力對工件表面進行強化的一種先進技術(shù),在航空、航天、汽車、國防裝備等方面有著廣泛的應用。本文從理論基礎(chǔ)、數(shù)值模擬和實驗分析等方面,對激光噴丸強化6061-T6鋁合金的工藝影響、延壽機理等進行了初步探討,主要研究工作有以下幾點:
　　 從沖擊動力學理論入手,對沖擊波的壓力估算模型進行了適當修正,考慮了激光沖擊波壓力在時空上的非均勻分布,并且在數(shù)值模擬部分利用FORTRAN語言編寫了適合大面積激光噴丸數(shù)值

2、模擬的壓力加載程序；結(jié)合斷裂力學的基本理論,推導計算了壓應力狀態(tài)下CT試樣的裂紋擴展壽命的估算公式,從而對激光噴丸延壽機理有了更加深刻的理解。
　　 基于顯式動力學理論,對大面積激光噴丸強化進行了有限元建模,先后解決了激光沖擊波壓力的加載、材料本構(gòu)模型的建立、以及無限單元的處理等難題；借助數(shù)值模擬的方法,研究了應力波在靶材中的傳遞和衰減現(xiàn)象,表明了大部分能量以“縱波”的形式向靶材內(nèi)部傳遞；對激光噴丸后方塊試樣的殘余應力和變形分布

3、進行了較為系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究,主要工藝參數(shù)包括激光能量、噴丸次數(shù)、光斑直徑、光斑間距和光斑布置方案,為激光噴丸技術(shù)的實驗研究及工業(yè)應用提供了一定的借鑒和指導。
　　 利用高功率脈沖激光器對6061-T6鋁合金方塊試樣和CT試樣進行激光噴丸強化處理,光斑布置方案選擇50％光斑搭接；采用高精度三坐標測量機對激光噴丸后方塊試樣表面的微變形進行測量,隨著激光能量的增加,表面變形呈增大趨勢,但增加幅度逐漸減少；采用X射線應力測試儀測量激光