激光沖擊航空鋁合金小孔強化的優(yōu)化研究.pdf

1、激光強化技術(shù)與傳統(tǒng)的機械噴丸、冷擠壓技術(shù)相比有一定的相似性,但是又有著非常大的區(qū)別,它是利用高功率、短脈沖的強激光輻射覆蓋有約束層和涂層的金屬材料表面時,由于激光誘導產(chǎn)生的沖擊波峰值壓力大于材料的動態(tài)屈服強度,使材料表層組織產(chǎn)生密集、均勻以及穩(wěn)定的位錯結(jié)構(gòu),促使金屬表面發(fā)生塑性變形,并在金屬表面層內(nèi)形成殘余壓應(yīng)力,從而提高金屬零件的機械性能。本文將激光強化技術(shù)應(yīng)用到7050T7451航空鋁合金小孔強化中,對小孔強化技術(shù)以及殘余應(yīng)力的分布

2、運用模擬和實驗相結(jié)合的方法進行優(yōu)化研究和探索,旨在提高板料的疲勞壽命。本文主要工作和結(jié)果有以下幾點:
　　 (1)以有限元軟件ABAQUS為平臺,建立了高應(yīng)變率下激光沖擊強化的有限元模型,研究了短脈沖高能量激光束加載下金屬材料的動態(tài)本構(gòu)模型以及應(yīng)力波在板料內(nèi)部的傳播情況和誘導殘余應(yīng)力產(chǎn)生的過程。
　　 (2)采用激光沖擊搭接技術(shù),解決了激光沖擊后對數(shù)值模型進行開小孔的處理方法。以功率密度、脈沖寬度、激光光斑直徑為研究對象

3、,模擬并分析了這些因素在單獨改變時,帶狀搭接沖擊和環(huán)形搭接沖擊對板料上表面、孔壁厚度方向、下表面殘余應(yīng)力分布的影響。研究發(fā)現(xiàn),在激光搭接沖擊后,沖擊區(qū)域表面會產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力,在孔壁厚度方向離沖擊表面1～1.6mm處會形成殘余壓應(yīng)力層,同時在孔壁厚度中心處會產(chǎn)生較大的殘余拉應(yīng)力。
　　 (3)在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,以正交模擬實驗為手段,對7050T7451航空鋁合金在帶狀沖擊和環(huán)形沖擊的沖擊參數(shù)利用正交法對激光功率密度和激光光