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，如冷擠壓、機械噴丸，由于其自身技術特點，在小孔抗疲勞強化的應用上受到限制，效果也不太理想。激光沖擊強化技術具有加工柔性高、強化效果好等優(yōu)勢，在小孔強化領域越來越受到重視。本文采用數(shù)值模擬和實驗相結合的方法，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，其主要內容如下:
　　介紹了國內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力場的形成和疊加機理;從應力強度因子和疲勞裂

2、紋萌生與擴展的角度，分析了殘余應力場對小孔構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，并對建模關鍵技術進行了分析。通過仿真研究，分析了不同沖擊范圍下小孔構件激光沖擊強化后殘余應力場的變化規(guī)律。研究認為，對應于合理的殘余應力分布，存在一個適當激光沖擊范圍;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)值分析結果為依據，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生