激光沖擊處理TC4鈦合金類桿件的研究.pdf

1、激光沖擊處理是一種利用高功率短脈沖激光與材料相互作用過程中產(chǎn)生的高壓沖擊應力波的力效應來改善金屬材料機械性能的新型表面改性技術(shù)。對材料進行激光沖擊處理,可使材料產(chǎn)生塑性變形、殘余壓應力以及高密度位錯等,有效地提高了材料的疲勞強度,從而在航天、汽車、工程機械等現(xiàn)代制造領(lǐng)域具有廣闊的前景。
　　 本文采用試驗與數(shù)值分析相結(jié)合的方法,研究了激光沖擊和激光搭接沖擊誘導殘余應力場。
　　 以ANSYS／LS-DYNA為平臺,建立了

2、激光沖擊處理TC4鈦合金類桿件(包括圓柱形試件和漏斗形試件)誘導殘余應力場的有限元分析模型,詳細地分析并討論了建模過程中的幾個關(guān)鍵問題,對TC4鈦合金類桿件進行了激光沖擊處理試驗,并將試驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行了比較,發(fā)現(xiàn)兩者變化趨勢基本吻合,驗證了此模型的正確性；在此基礎(chǔ)上,探討了試件形狀和試件直徑與光斑直徑比對殘余應力分布的影響。研究發(fā)現(xiàn),漏斗形試件可以簡化為與之相應的圓柱形試件進行激光沖擊處理的數(shù)值模擬；不同形狀的試件主要影響Z方向的

3、殘余應力分布；試件直徑與光斑直徑比η主要影響徑向和周向殘余應力分布,而對軸向的殘余應力分布影響不大。
　　 鑒于激光搭接沖擊強化的必要性,本文對激光搭接沖擊處理鈦合金圓柱形試件進行了試驗與模擬研究,并將模擬結(jié)果與試驗結(jié)果進行了比較,發(fā)現(xiàn)兩者有著較好的一致性。同時,探討了不同的搭接率、激光功率密度和脈寬對殘余應力場分布的影響,模擬結(jié)果表明:隨著搭接率的增加,最大殘余應力值和殘余應力層的深度都會相應增加,但達到一定閾值后,同一區(qū)域沖