激光沖擊波調(diào)控彈性元件殘余應(yīng)力狀態(tài)研究.pdf

1、彈性元件廣泛應(yīng)用于軌道交通、航天航空、重型機(jī)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(yīng)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(jī)械噴丸定性調(diào)控殘余應(yīng)力工藝已不能滿足其需要。開展彈性元件殘余應(yīng)力調(diào)控新工藝與新技術(shù)研究成為當(dāng)前科學(xué)研究熱點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展前沿。
　　 本文基于激光沖擊強(qiáng)化機(jī)理，研究激光沖擊處理對(duì)彈性元件力學(xué)性能的影響，探討激光沖擊波誘導(dǎo)彈性元件殘余應(yīng)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(yīng)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(yīng)力的方法，研究了激光沖擊處理工藝對(duì)彈簧鋼材料力學(xué)性能（殘余應(yīng)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(yīng)力和顯微硬度，使材料晶粒發(fā)生細(xì)化并引起相變產(chǎn)生強(qiáng)化相，分析了激光沖擊調(diào)控彈性元件殘余應(yīng)力的可行性。
　　 其次，開展了激光沖擊誘導(dǎo)彈性元件表面殘余應(yīng)力

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

4、最后，結(jié)合激光沖擊波誘導(dǎo)彈性元件殘余應(yīng)力的理論模型，開展了激光沖擊波調(diào)控彈性元件殘余應(yīng)力狀態(tài)實(shí)驗(yàn)研究。研究了不同功率密度激光對(duì)彈性元件沖擊處理后的表面殘余應(yīng)力分布規(guī)律，研究了0°、90°方向的殘余應(yīng)力與殘余主應(yīng)力之間的關(guān)系，探討了殘余主應(yīng)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(shí)，彈性元件平行于沖擊表面的平面內(nèi)產(chǎn)生雙軸壓應(yīng)力狀態(tài);激光功率密度為15.6×109W/cm2、17×109W/c