基于沖擊范圍的小孔激光沖擊強化抗疲勞研究.pdf

1、傳統(tǒng)的強化技術(shù)，如冷擠壓、機械噴丸，由于其自身技術(shù)特點，在小孔抗疲勞強化的應(yīng)用上受到限制，效果也不太理想。激光沖擊強化技術(shù)具有加工柔性高、強化效果好等優(yōu)勢，在小孔強化領(lǐng)域越來越受到重視。本文采用數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法，研究了沖擊范圍對小孔激光沖擊強化工藝和疲勞特性的影響，其主要內(nèi)容如下:
　　介紹了國內(nèi)外小孔激光沖擊強化抗疲勞及其沖擊范圍的研究現(xiàn)狀，研究分析了激光沖擊處理后材料殘余應(yīng)力場的形成和疊加機理;從應(yīng)力強度因子和疲勞裂

2、紋萌生與擴展的角度，分析了殘余應(yīng)力場對小孔構(gòu)件疲勞壽命影響的機制。
　　建立了7050-T7451鋁合金激光沖擊強化的ABAQUS仿真模型，并對建模關(guān)鍵技術(shù)進行了分析。通過仿真研究，分析了不同沖擊范圍下小孔構(gòu)件激光沖擊強化后殘余應(yīng)力場的變化規(guī)律。研究認(rèn)為，對應(yīng)于合理的殘余應(yīng)力分布，存在一個適當(dāng)激光沖擊范圍;研究了單雙面沖擊強化、峰值壓力、激光脈寬、沖擊層數(shù)、板料邊緣等因素對沖擊范圍選擇的影響，并確定了沖擊范圍的合理數(shù)值。
　

3、　采用仿真研究的方法，在以上確定的沖擊范圍的基礎(chǔ)上，以光斑大小、板厚、峰值壓力為因素和在三水平下進行了正交實驗，研究了三個因素對板料殘余應(yīng)力場的影響，分析并優(yōu)化了其參數(shù)的選擇。
　　以數(shù)值分析結(jié)果為依據(jù)，進行了基于不同沖擊范圍的7050鋁合金小孔激光沖擊強化和疲勞試驗。結(jié)果表明:雙面沖擊強化采用9mm×9mm的沖擊范圍時可有效提高小孔構(gòu)件的疲勞壽命，而采用14mm（強化區(qū)域附近的試樣寬度）×15mm的沖擊范圍時強化后的疲勞壽命產(chǎn)生