激光沖擊航空鋁合金小孔強(qiáng)化的優(yōu)化研究.pdf

1、激光強(qiáng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)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(qiáng)激光輻射覆蓋有約束層和涂層的金屬材料表面時(shí),由于激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的沖擊波峰值壓力大于材料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度,使材料表層組織產(chǎn)生密集、均勻以及穩(wěn)定的位錯(cuò)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(jī)械性能。本文將激光強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用到7050T7451航空鋁合金小孔強(qiáng)化中,對(duì)小孔強(qiáng)化技術(shù)以及殘余應(yīng)力的分布

2、運(yùn)用模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)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(diǎn):
　　 (1)以有限元軟件ABAQUS為平臺(tái),建立了高應(yīng)變率下激光沖擊強(qiáng)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(dòng)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(dǎo)殘余應(yīng)力產(chǎn)生的過(guò)程。
　　 (2)采用激光沖擊搭接技術(shù),解決了激光沖擊后對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行開(kāi)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(duì)象

3、,模擬并分析了這些因素在單獨(dú)改變時(shí),帶狀搭接沖擊和環(huán)形搭接沖擊對(duì)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(huì)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(huì)形成殘余壓應(yīng)力層,同時(shí)在孔壁厚度中心處會(huì)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(shí)驗(yàn)為手段,對(duì)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(duì)激光功率密度和激光光