循环载荷下激光喷丸诱导的表面残余压应力释放特性研究.pdf

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1、激与兴电子学进展51，081403(2014)Laser&OptoelectronicsProgress~2014(中国激光》杂志社循环载荷下激光喷丸诱导的表面残余压应力释放特性研究田清周建忠黄舒盛杰孟宪凯戴磊朱炜立江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013摘要为了研究6061-T6铝合金激光喷丸后表面残余压应力在循环加载过程中的释放特性，对典型单联狗骨状试样进行激光喷丸处理及保温处理，利用MTS一809拉扭组合材料测试系统进行不同循环应力水平和循环周次的疲劳实验，并使用X-350A型x射线应力测定仪测量试样表面残余压应力的变化。结果表

2、明，残余压应力的松弛主要发生在疲劳过程开始的100次循环周期内，1000次循环周期后残余压应力基本趋于稳定。不同应力水平下的松弛行为表明，循环应力较小时，残余压应力松弛的幅度和速率相对较小；当循环应力接近材料屈服强度时，残余压应力松弛的幅度和速率较大，循环后期残余压应力完全释放，在表面产生残余拉应力。与未经保温处理的激光喷丸试样相比，试样经过150℃保温处理10min后，表面残余压应力下降，但在循环载荷作用下应力松弛的幅度和速率都较小，残余压应力的稳定性得以提升。关键词激光光学；释放规律；循环加载；残余应力；应力松弛；保温处理中图分类号

3、TN249文献标志码Adoi：10．3788／LOP51．081403RelaxationofResidualStressonLaser-PeenedSurfaceduringCyclicLoadingTianQingZhouJianzhongHuangShuShengJieMengXiankaiDaiLeiZhuWeiliSchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，ChinaAbstractInordertoinvestigatethe

4、relaxationruleofresidualstressonlaser—。peeningsurfaceof6061—。T6aluminumalloyduringcyclicloading，laser—peeningtreatmentandthermalinsulationof6061一T6aluminumalloyhasbeencarriedoutandthesurfaceresidualstressunderdifferentcyclicstresslevelsandcircletimeshasbeendetermined．The

5、resultsshowthatmostoftherelaxationofresidualstressoccursduringthefirst10to100cycles，andthestressintendstobesteadyafter1000cycles．Largercyclicloadingcancausegreatervalueandrateofresidualstressrelaxationandevenleadtocompleterelease，especiallywhenthepeakstressisclosetotheyi

6、eldstress．Inaddition．surfaceresidualstressofthelaser—peeningspecimenstreatedat150℃for10minisreducedandthemagnitudeandrateofthestressrelaxationarelower．Thestabilityofresidualstressduringcyclicloadingisimproved．Keywordslaseroptics；relaxationrule；cyclicloading；residualstres

7、s；stressrelaxation；thermalinsulationoCIScodes140．3390；160．3900；350．3850；120．6810l引言激光喷丸(LP)是继机械喷丸、深滚等表面处理方法后新兴的一种材料改性技术。该技术利用高功率密度、纳秒量级的短脉冲激光辐照材料表面，在材料表面产生高幅残余压应力，可有效阻止表面疲劳裂纹的萌生和扩展，延长关键零部件的疲劳服役寿命。然而，已有研究表明，激光喷丸诱导的残余压应力在循环收稿日期：2014—02—15；收到修改稿日期：2014—03—15；网络出版日期：2014—06-

8、27基金项目：国家自然科学基金(51175236)、高等学校博士学科点专项科研基金(20123227110022)、江苏省科技支撑项目(BE2013097)、中国博士后科学基金54批面上一等资助项目(201