激光噴丸強化航空鋁合金受損薄板件疲勞裂紋的擴展性能研究.pdf

1、激光噴丸強化是一種新型抗疲勞制造技術,其利用高功率密度、短脈沖激光和材料相互作用誘導的高幅沖擊波壓力實施表面改性,從而提高金屬零件的抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力,大幅改善結構件的疲勞壽命。本文基于斷裂力學理論,采用數(shù)值模擬與實驗相結合方法,對含貫穿裂紋的6061-T6鋁合金薄板激光噴丸后的裂紋擴展性能進行了研究,主要工作如下:
　　 分析了激光噴丸強化誘導的殘余應力、冷作硬化和微觀組織對抗疲勞性能的影響機制,基于斷裂力學理論,討論

2、了激光噴丸強化對應力強度因子、疲勞裂紋門檻值以及疲勞裂紋擴展速率的影響,推導了激光噴丸誘導殘余應力場下的疲勞裂紋擴展壽命的估算公式。
　　 以6061-T6鋁合金CT(緊湊拉伸)試樣為研究對象,基于ABAQUS和MSC-Fatigue軟件平臺,建立了激光噴丸強化過程及其疲勞裂紋擴展的有限元分析模型,進行了不同工藝參數(shù)條件下激光噴丸誘導的應力應變以及殘余應力場下疲勞裂紋擴展的數(shù)值模擬分析。表明激光噴丸能夠降低等效應力強度因子,抑制

3、疲勞裂紋的增長,降低疲勞裂紋擴展速率。
　　 對CT疲勞試樣進行了大面積光斑搭接的激光噴丸強化處理,采用X射線應力測定儀分析了激光噴丸前后的殘余應力。在MTS-809電液伺服疲勞試驗機上進行了疲勞裂紋擴展試驗,研究了激光噴丸強化對含預制裂紋CT樣的疲勞壽命的影響及其對疲勞裂紋擴展速率的減緩程度。表明激光噴丸強化誘導的殘余壓應力場能有效地降低疲勞裂紋擴展速率,并使裂紋產生閉合效應,驗證了有限元分析模型的準確性。
　　 采用