搭接率對(duì)激光沖擊LY2鋁合金強(qiáng)化效果的影響.pdf

1、航空鋁合金(LY2)由于輕質(zhì)、高強(qiáng)度、良好的抗腐蝕性等特性而成為目前主要的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料，飛機(jī)對(duì)安全以及穩(wěn)定的高要求決定了LY2零部件生產(chǎn)加工后要達(dá)到很高的硬度、表面粗糙度以及抗疲勞強(qiáng)度。激光沖擊強(qiáng)化（又被稱為激光噴丸）技術(shù)由于具有高壓(GPa～TPa)、超快（幾十納秒）、超高應(yīng)變率(107～108S-1，比爆炸成形高出100倍)的顯著特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在金屬構(gòu)件的表面改性上。本文以LY2鋁合金為研究對(duì)象，用實(shí)驗(yàn)方法和有限元分析方法分別用不同

2、搭接率的激光沖擊強(qiáng)化LY2鋁合金板材，分析了不同搭接率對(duì)強(qiáng)化效果造成的影響規(guī)律，獲得了以下主要結(jié)論和創(chuàng)新性成果:
　　(1)利用ABAQUS軟件在同一LY2鋁合金模型上進(jìn)行不同搭接率激光沖擊有限元模擬，研究搭接率對(duì)激光沖擊殘余應(yīng)力及表面輪廓的影響。激光沖擊產(chǎn)生更大的殘余壓應(yīng)力場。相比30％搭接率的激光沖擊，當(dāng)搭接率大于50％時(shí)，一致性得到顯著提高，殘余應(yīng)力影響深度也越大。另外，殘余壓應(yīng)力場的一致性隨著搭接率的提高而提高。塑性變形深

3、度隨著搭接率的增加而增加，但塑性變形的波動(dòng)值隨著搭接率的增加而逐漸減小。從激光沖擊搭接率對(duì)表面輪廓影響以及激光沖擊效率兩方面綜合考慮的話，50％～70％搭接率是一個(gè)比較合適的搭接率選擇范圍。
　　(2)以數(shù)值模擬中考察的若干搭接率作為激光沖擊實(shí)驗(yàn)搭接率對(duì)LY2板料進(jìn)行激光沖擊，通過光學(xué)顯微鏡測量表面輪廓。研究表明:實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果有著很高的吻合度，不同搭接率激光沖擊產(chǎn)生表面輪廓差異主要來自光斑內(nèi)每個(gè)位置受到?jīng)_擊次數(shù)不同。搭接率為

4、30％時(shí)的激光光斑內(nèi)每個(gè)只受到一次激光沖擊的位置，在50％與70％搭接率中都受到至少2次激光沖擊。搭接率為90％的表面輪廓高度與50％搭接率輪廓高度差異很小，由于90％搭接率激光沖擊受沖擊次數(shù)太多達(dá)到飽和值。
　　(3)利用ABAQUS軟件對(duì)不同搭接率激光沖擊LY2鋁合金板料殘余應(yīng)力進(jìn)行模擬，并對(duì)結(jié)果再施加一次對(duì)稱循環(huán)載荷，研究循環(huán)載荷后模型的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)和應(yīng)力松弛情況。其中當(dāng)搭接率大于50％時(shí)，靶材表面殘余應(yīng)力的一致性都得到