激光沖擊處理改善鋁合金疲勞性能研究.pdf

1、激光沖擊處理是一種利用激光誘導(dǎo)的沖擊波在金屬材料表層引入殘余壓應(yīng)力，從而改善材料的疲勞性能的一種新型表面改性技術(shù)。由于鋁合金的比強(qiáng)度高，在航空航天領(lǐng)域及其它工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)鋁合金進(jìn)行激光沖擊處理，研究其對(duì)疲勞性能的影響具有非常重要的意義。
　　 本文采用試驗(yàn)與數(shù)值分析相結(jié)合的方法，對(duì)激光沖擊誘導(dǎo)殘余應(yīng)力場(chǎng)及其對(duì)疲勞性能的影響進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。
　　 以LS-DYNA為平臺(tái)，建立了激光沖擊處理7075

2、-T651鋁合金誘導(dǎo)殘余應(yīng)力場(chǎng)的有限元分析模型。詳細(xì)地分析、討論了建模過(guò)程中的如網(wǎng)格劃分、材料模型選擇等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。分析了激光沖擊波峰值壓力及沖擊次數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響，以此優(yōu)化激光沖擊處理參數(shù)。對(duì)7075-T651鋁合金進(jìn)行了激光沖擊處理試驗(yàn)，并用X射線衍射法測(cè)量了其誘導(dǎo)的殘余應(yīng)力，并將試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者變化趨勢(shì)基本吻合，驗(yàn)證了此模型的正確性。
　　 基于激光沖擊產(chǎn)生殘余應(yīng)力的機(jī)理，提出了能考慮試樣形狀對(duì)

3、殘余應(yīng)力場(chǎng)影響的方法，并建立了相關(guān)的有限元模型。利用此模型預(yù)測(cè)了激光沖擊處理平板試樣的殘余應(yīng)力場(chǎng)，所得的結(jié)果與已有試驗(yàn)結(jié)果有較好的一致性，說(shuō)明此方法與模型是可靠的。分析了激光沖擊處理圓角試樣的殘余應(yīng)力場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)試樣形狀對(duì)殘余應(yīng)力的大小與分布都存在影響。為激光沖擊處理帶有幾何特征形狀試樣的殘余應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬提供了基本方法。
　　 采用優(yōu)化的激光沖擊處理參數(shù)對(duì)7075-T651鋁合金疲勞試樣進(jìn)行激光沖擊處理，測(cè)定了激光沖擊處理前后試