基于 ABAQUS的2A11铝焊接结构激光冲击处理数值模拟.pdf

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1、第４０卷第９期Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．９２０１５年９月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＳｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１５基于ＡＢＡＱＵＳ的２Ａ１１铝焊接结构激光冲击处理数值模拟１１１，２１１殷苏民，汪伟力，钱绍祥，万翔，张建明（１．江苏大学机械工程学院，江苏镇江２１２０１３；２．镇江市高等专科学校机械工程系，江苏镇江２１２００３）摘要：采用有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ数值模拟研究了激光冲击处理对２Ａ１１铝焊接结构残余应力的影响。结果表明，焊接后焊缝处存在较大的横向和纵向残余拉应力。经激光冲击处理后，焊缝处残余应力分布得到改善，

2、由残余拉应力变为残余压应力。当激光冲击能量为１２Ｊ时，２Ａ１１铝焊缝处的横向、纵向残余压应力都达到最大值，表明只有合适的激光能量才会得到最大残余压应力值。当搭接率为５０％时，得到了较理想的残余压应力值和应力分布，表明合适的搭接率才能得到最佳激光冲击效果。合理的选择激光冲击参数对２Ａ１１铝焊接结构残余应力大小和分布有重要的影响。关键词：激光冲击处理；焊接结构；残余应力；数值模拟中图分类号：ＴＧ４０４；ＴＮ２４９文献标志码：Ａ文章编号：０２５４－６０５１（２０１５）０９－０１９８－０５Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏ

3、ｆｌａｓｅｒｓｈｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆ２Ａ１１ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳ１１１，２１１ＹｉｎＳｕｍｉｎ，ＷａｎｇＷｅｉｌｉ，ＱｉａｎＳｈａｏｘｉａｎｇ，ＷａｎＸｉａｎｇ，ＺｈａｎｇＪｉａｎｍｉｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，

4、ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｆｆｅｃｔｏｆｌａｓｅｒｓｈｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＬＳＰ）ｏｎｗｅｌｄｉｎｇｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｆ２Ａ１１ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＡＢＡＱＵＳ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｌａｒｇｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｒｅｓｉｄ

5、ｕａｌｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｗｅｌｄｓｅａｍａｆｔｅｒｗｅｌｄｉｎｇ．Ａｆｔｅｒｌａｓｅｒｓｈｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｗｅｌｄｓｅａｍｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｔｏｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｌａｓｅｒｓｈｏｃｋｅｎｅｒｇｙｉｓ１２Ｊ，ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｗｅｌｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅ

6、ｓｓｅｓｏｆ２Ａ１１ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｒｅａｃｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｐｅｒｌａｓｅｒｅｎｅｒｇｙ．Ａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｗｈｅｎｔｈｅｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｒａｔｉｏｉｓ５０％，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｌ

7、ａｓｅｒｓｈｏｃｋｒｅｓｕｌｔｃａｎｂｅｇａｉｎｅｄｂｙｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｈｏｉｃｅｏｆｌａｓｅｒｓｈｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｖａｌｕｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｆ２Ａ１１ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｓｈｏｃｋｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＬＳＰ）；ｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｒｅｓ

8、ｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［４－５］２Ａ１１铝板由于其良好的力学性能，被广泛应用于一种新型的表面强化处理技术。由于焊接是复杂飞机的中等强度结构件以及建筑结构件中。焊接过后的热力耦合的非线性过程，激光冲击也涉及到复杂的的２Ａ１１铝板由于焊缝处残余拉应力的存在会引起疲非线性动力学，如果