基于數(shù)值模擬的激光噴丸參數(shù)集成優(yōu)化設計.pdf

1、激光噴丸強化誘導的殘余應力能夠顯著改善材料的抗疲勞性能。本文采用ISIGHT軟件集成有限元軟件ANSYS,采用多島遺傳算法(Multi-Island GeneticAlgorithm),探討不同激光工藝參數(shù)對殘余應力及塑性變形的影響,并結(jié)合實驗對優(yōu)化后激光噴丸誘導的殘余應力場及塑性變形分布進行了初步研究。主要工作如下:
　　 (1)分析了高幅值沖擊波壓力加載下金屬材料的力學響應及其誘導殘余應力的機理,探討了影響殘余應力、塑性變形

2、大小和空間分布的主要因素；建立了參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學模型,并初步探討了參數(shù)優(yōu)化算法。
　　 (2)以ANSYS軟件為平臺,建立了高應變率條件下激光噴丸強化過程的有限元分析模型,討論了建模過程中的關(guān)鍵問題(材料的本構(gòu)模型、沖擊波的時空加載和求解時間的確定),建立了激光噴丸數(shù)值模擬的參數(shù)化文件；研究了初始激光工藝參數(shù)下激光噴丸強化誘導殘余應力、塑性變形大小和空間分布,并確定激光工藝參數(shù)(參數(shù))與噴丸效果的表征參數(shù)(目標參數(shù))。
　　

3、 (3)采用ISIGHT軟件,集成ANSYS建立的激光噴丸數(shù)值模擬的參數(shù)化文件,采用多島遺傳算法,優(yōu)化激光工藝參數(shù),并獲得該參數(shù)下的最優(yōu)值,并探討了不同激光噴丸強化工藝參數(shù)對殘余應力場及變形的影響。
　　 (4)以99.9％TU1純銅材料為研究對象,對板料進行激光噴丸強化試驗,用X-衍射應力測定儀測量了激光噴丸區(qū)材料表面平均殘余應力大小,用VK-9700型超高速3D鐳射顯微形貌儀測試了噴丸前后材料表面沖擊坑的形貌,實驗結(jié)果與模