搭接率對激光沖擊LY2鋁合金強化效果的影響.pdf

1、航空鋁合金(LY2)由于輕質(zhì)、高強度、良好的抗腐蝕性等特性而成為目前主要的飛機結(jié)構(gòu)材料，飛機對安全以及穩(wěn)定的高要求決定了LY2零部件生產(chǎn)加工后要達到很高的硬度、表面粗糙度以及抗疲勞強度。激光沖擊強化（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，廣泛應(yīng)用在金屬構(gòu)件的表面改性上。本文以LY2鋁合金為研究對象，用實驗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化LY2鋁合金板材，分析了不同搭接率對強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鋁合金模型上進行不同搭接率激光沖擊有限元模擬，研究搭接率對激光沖擊殘余應(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，當搭接率大于50％時，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，但塑性變形的波動值隨著搭接率的增加而逐漸減小。從激光沖擊搭接率對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驗搭接率對LY2板料進行激光沖擊，通過光學顯微鏡測量表面輪廓。研究表明:實驗結(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)每個位置受到?jīng)_擊次數(shù)不同。搭接率為

4、30％時的激光光斑內(nèi)每個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)太多達到飽和值。
　　(3)利用ABAQUS軟件對不同搭接率激光沖擊LY2鋁合金板料殘余應(yīng)力進行模擬，并對結(jié)果再施加一次對稱循環(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。其中當搭接率大于50％時，靶材表面殘余應(yīng)力的一致性都得到