激光表面强化数值仿真分析

发布时间：2024-06-02 18:58

　　激光冲击强化(Laser Shocking Peening,LSP)技术是一种利用高功率密度短脉冲激光来改善金属综合机械性能的表面改性技术激光冲击强化技术多数采用光斑能量呈高斯分布的圆形光斑,光斑中心具有最大的冲击波压力。同传统的机械喷丸、滚压强化相比,激光冲击强化技术有着加工柔性大、效率高、形成的残余压应力层深、表面质量好等优点,在航空、航天等制造领域有着潜在的重要应用。2024-T3铝合金是用于制造飞机骨架零件的高强结构铝合金,研究2024-T3铝合金的激光冲击强化规律对于提高其疲劳寿命等机械性能具有重要意义。本文以2024-T3铝合金为研究对象,采用有限元软件ABAQUS对2024-T3铝合金残余应力场进行三维数值模拟。应用Johnson-Cook(JC)本构模型系统地探讨了激光参数对残余应力场的影响,主要内容及结论如下:分析激光参数(功率密度、光斑尺寸、脉宽、冲击次数)对单个光斑的表面和深度方向上的残余应力分布,得出适当的功率密度可以提高靶材表面残余压应力;光斑半径越大,残余压应力分布越均匀;脉宽使得残余压应力层深度的增量比较稳定;一定的冲击次数使得表面残余压应力和残余压应力层...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1激光冲击强化原理图

图1-1激光冲击强化原理图理如图1-1所示。靶材表面覆盖一层黑漆层透明约束层来增大冲击波压力。激光束以向靶材内部传播的冲击波。当冲击波的塑性变形，最终稳定形成一定深度的残余形成机制作用时会产生两种效应，分别为热效应和机制[39]。热效应是热冲击引起的冲击波，胀和应力梯度。....

图1-2LSC和LSD波作用示意图

(a)激光维持的燃烧波(LSC)(b)激光维持的爆轰波(LSD)图1-2LSC和LSD波作用示意图1.2.3Fabbro压力估算对于约束模式下的激光冲击波压力波形，国内外许多学者利用各种手段（如PVDF膜）对其进行了测量研究，这些研究表明激光冲击波压力波形近....

图2-1有限元模型

鉴于这种情况，计算机有限元仿真是进一步研究激光冲击强化技术特性的行之有效的方法，该方法不仅节省实验费用、降低工作量，而且能形象地观察激光冲击过程中残余应力分布情况和塑性变形特点，而且可以通过数据处理，为优化激光冲击工艺参数提供科学依据。本章基于有限元软件ABAQUS对激光冲击....

图3-1模型的局部视图

本章针对不同排列方式下中心距对残余应力场的影响，重点讨论了正方形排列下中心距对残余应力场的影响，主要分为对称加载和底面全约束与顺序加载和侧面全约束两种情况下，中心距对残余应力场的影响；然后针对正六边形排列下中心距对残余应力场的影响，只讨论了对称加载和底面全约束情况下，中心距对残余....

本文编号：3987648