航空鋁合金小孔構(gòu)件激光沖擊強化及殘余應力研究.pdf

1、7050-T7451鋁合金是一種高強度航空鋁合金材料,廣泛應用于飛機結(jié)構(gòu)與零部件的制造。鉚接緊固孔是飛機結(jié)構(gòu)件中的典型應力集中環(huán)節(jié),在交變載荷作用下極易產(chǎn)生疲勞裂紋,進而造成疲勞斷裂。激光沖擊小孔強化技術是一種先進的小孔強化技術,可以用以改善鋁合金表層以及深度方向的殘余應力分布,進而改善其抗疲勞性能。本文主要對7050-T7451鋁合金進行激光沖擊小孔強化技術及其殘余應力場分布進行研究,旨在提高7050-T7451鋁合金的抗疲勞壽命。論

2、文研究的主要工作和取得的創(chuàng)新點如下；
　　 以短脈沖高能量的激光束與材料相互作用誘導沖擊波的機制為基礎,探討了高幅沖擊波加載下金屬材料的動態(tài)力學響應以及沖擊波誘導殘余應力生成的過程,引入板料殘余應力分布及小孔周圍殘余應力分布的估算理論模型,分析了板料表面,深度以及小孔邊緣處殘余應力沿板料表面和深度方向分布的估算方法。
　　 以ABAQUS軟件為平臺,建立了高應變率條件下激光沖擊小孔強化的有限元分析模型,解決了激光沖擊后對

3、數(shù)值模型進行開小孔的處理方法。對比了先開孔后激光沖擊,先激光沖擊后開孔的工藝,單面沖擊和雙面沖擊工藝,并且選著了不同能量參數(shù)和不同板料厚度對小孔處表面以及深度方向殘余應力分布進行了研究。探討了殘余應力沿板料厚度方向和在外加載荷下的疊加效應；并且發(fā)現(xiàn)了激光沖擊下板料邊緣產(chǎn)生的邊緣拉應力效應,小孔邊緣在深度方向的拉應力效應,并提出了一種能夠減少邊緣效應和孔深度方向有害拉應力的方法,為激光沖擊小孔強化過程的工藝方法和參數(shù)的有效控制研究提供理論