激光沖擊波調(diào)控彈性元件殘余應力狀態(tài)研究.pdf

1、彈性元件廣泛應用于軌道交通、航天航空、重型機械等重要工程領(lǐng)域，要求其具有優(yōu)良的疲勞性能、彈性穩(wěn)定性能。彈性元件的殘余應力是影響其疲勞壽命、穩(wěn)定性能等的重要因素，隨著裝備技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)機械噴丸定性調(diào)控殘余應力工藝已不能滿足其需要。開展彈性元件殘余應力調(diào)控新工藝與新技術(shù)研究成為當前科學研究熱點和技術(shù)發(fā)展前沿。
　　 本文基于激光沖擊強化機理，研究激光沖擊處理對彈性元件力學性能的影響，探討激光沖擊波誘導彈性元件殘余應力狀態(tài)理論模型，

2、分析激光沖擊工藝調(diào)控彈性元件表面殘余應力分布規(guī)律。本文主要研究工作如下:
　　 首先，提出了利用激光沖擊技術(shù)調(diào)控彈性元件殘余應力的方法，研究了激光沖擊處理工藝對彈簧鋼材料力學性能（殘余應力、顯微硬度、微觀組織）的影響規(guī)律。研究表明:激光沖擊處理可以有效提高彈簧鋼表面殘余壓應力和顯微硬度，使材料晶粒發(fā)生細化并引起相變產(chǎn)生強化相，分析了激光沖擊調(diào)控彈性元件殘余應力的可行性。
　　 其次，開展了激光沖擊誘導彈性元件表面殘余應力

3、分布規(guī)律研究。結(jié)合金屬材料二向應力狀態(tài)分析，利用X射線衍射法測量了彈性元件沖擊影響區(qū)域的三個表面上三個方向的殘余應力，通過主應力計算公式測算了彈性元件三個表面的殘余應力狀態(tài)，建立了激光沖擊波誘導彈性元件殘余應力理論模型。研究表明:直接激光沖擊處理的彈性元件表面殘余應力為拉-壓二向應力場，經(jīng)噴丸強化后進行激光沖擊處理的彈性元件表面殘余應力為雙軸壓應力場，噴丸強化引起的材料硬化是激光沖擊波誘導彈性元件表面殘余應力不同的原因。
　　

4、最后，結(jié)合激光沖擊波誘導彈性元件殘余應力的理論模型，開展了激光沖擊波調(diào)控彈性元件殘余應力狀態(tài)實驗研究。研究了不同功率密度激光對彈性元件沖擊處理后的表面殘余應力分布規(guī)律，研究了0°、90°方向的殘余應力與殘余主應力之間的關(guān)系，探討了殘余主應力及其方向?qū)椥栽谠吹挠绊懸?guī)律。研究表明:激光功率密度為14.1×109W/cm2時，彈性元件平行于沖擊表面的平面內(nèi)產(chǎn)生雙軸壓應力狀態(tài);激光功率密度為15.6×109W/cm2、17×109W/c