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激光冲击强化对TC17表面形貌及残余应力场影响的有限元数值模拟研究

发布时间:2018-06-16 19:01

  本文选题:激光冲击强化 + TC钛合金 ; 参考:《塑性工程学报》2017年01期


【摘要】:激光冲击强化是一种新型表面改性技术,能够在金属部件表面引入残余压应力提高其疲劳、耐磨和腐蚀性能。研究了不同能量脉冲激光(3,5和7 J)冲击强化对TC17钛合金材料表面形貌和最大塑性变形的影响并通过有限元数值模拟激光冲击强化过程。运用白光干涉仪表征试样表面三维形貌和表面塑性应变,采用有限元数值模拟验证表面塑性应变并研究表面和深度方向残余应力场分布规律。结果表明:实验法和有限元法测定试样表面塑性应变深度具有较高的一致性,3、5和7 J冲击下的最大残余应力分别为136.7、407.6和637.3 MPa,塑性影响层深度从约400μm增加到约1050μm。因此,增加激光冲击能量有益于提高残余应力场的大小和深度。
[Abstract]:Laser impact strengthening is a new surface modification technology, which can introduce residual compressive stress on the surface of metal parts to improve its fatigue, wear resistance and corrosion performance. The effect of different energy pulse laser pulses on the surface morphology and maximum plastic deformation of TC17 titanium alloy was studied. The laser shock hardening process was simulated by finite element method. The surface morphology and plastic strain of the sample were characterized by white light interferometer. The surface plastic strain was verified by finite element numerical simulation and the distribution of residual stress field in the direction of surface and depth was studied. The results show that the maximum residual stress measured by the experimental method and the finite element method is 136.7407.6 and 637.3 MPA, respectively, and the depth of the plastic influence layer increases from about 400 渭 m to about 1050 渭 m. Therefore, increasing laser shock energy is beneficial to increase the magnitude and depth of residual stress field.
【作者单位】: 北京航空航天大学机械工程及自动化学院;北京航空航天大学物理科学及核能工程学院;
【基金】:国家国际重大合作专项项目(2013DFR50590)
【分类号】:TG665;TG146.23

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