基于激光沖擊的鋁合金小孔構(gòu)件單雙面強化對比研究.pdf

1、鋁合金材料的密度低，重量輕，同時強度又很高，塑性較好，因此在航空制造業(yè)中被廣泛使用?？捉Y(jié)構(gòu)是飛機零部件上常見的應力集中位置，在使用過程中容易產(chǎn)生疲勞裂紋導致疲勞失效。近年來，航空事故頻繁發(fā)生，飛機的安全性也得到了更多關(guān)注。因此，如何提高小孔構(gòu)件的疲勞壽命，成為一個亟待解決的問題。
　　本文結(jié)合仿真模擬和試驗分析，研究了激光單/雙面沖擊強化對鋁合金小孔件應力分布的影響及疲勞特性，其主要內(nèi)容如下:
　　(1)利用有限元軟件ABA

2、QUS研究了7050-T7451鋁合金小孔構(gòu)件在單面沖擊強化時，各種工藝參數(shù)對材料殘余應力分布的影響。研究結(jié)果認為，增加沖擊層數(shù)、峰值壓力以及載荷脈寬都可以有效的增大殘余壓應力層深度;沖擊范圍的不同對材料表面沖擊區(qū)域的殘余應力影響較大;工藝參數(shù)對小孔件殘余應力的影響存在相互協(xié)同的關(guān)系，在進行工藝參數(shù)的選擇時要兼顧考慮。
　　(2)在多種工藝參數(shù)條件下，對單面沖擊和雙面沖擊強化進行了對比分析。研究表明，雙面沖擊強化后，無論工藝參數(shù)如

3、何改變，孔壁路徑上的應力峰基本上都出現(xiàn)在中間區(qū)域，而單面沖擊強化后應力峰值總是偏移在某一側(cè)，雙面沖擊后孔角處的殘余壓應力要高于單面沖擊后的孔角殘余壓應力。單面沖擊后，沖擊面孔角處的殘余壓應力遠大于未沖擊面孔角的壓應力，而雙面沖擊后兩個表面孔角處的殘余壓應力差別較小。
　　(3)利用X射線衍射法測量未沖擊強化、單面沖擊強化和雙面沖擊強化的試樣表面殘余應力，單面沖擊和雙面沖擊強化都可以大幅度提高材料的表面殘余壓應力，相比較而言，雙面沖

4、擊后的表面殘余壓應力最大，這與仿真模擬結(jié)果有較好的一致性。
　　(4)對激光沖擊強化后的雙聯(lián)試樣開孔后進行疲勞拉伸試驗，試驗發(fā)現(xiàn)，雙面沖擊可以大幅度的提高試樣的疲勞壽命，而單面沖擊強化對試樣壽命的提高很有限。
　　(5)宏觀斷口觀察發(fā)現(xiàn)，對于未經(jīng)過激光沖擊強化的斷口，疲勞源位于孔角處;經(jīng)過單面沖擊后，疲勞源由孔角轉(zhuǎn)移到小孔內(nèi)部，靠近未沖擊面;雙面沖擊強化后，疲勞源由孔角轉(zhuǎn)移到孔壁的中間區(qū)域。
　　(6)試驗分析對比三種