斜激光冲击强化残余应力场的数值仿真分析.pdf

《斜激光冲击强化残余应力场的数值仿真分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年1月机床与液压Jan．2011第39卷第1期MACHINETO0L&HYDRAUI』CSVo1．39No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．01．034斜激光冲击强化残余应力场的数值仿真分析熊艿琦，仝崇楼，王文兵，李启鹏(空军工程大学工程学院，陕西西安710038)摘要：采用ANSYS／LS—DYNA软件对激光冲击强化过程进行有限元数值模拟，比较垂直冲击和斜冲击后LY12CZ航空铝合金板料的变形和残余应力场的分布。结果表明：斜激光冲击强化会在板材表层产生残余拉应力，并使压应力降低；通过垂直冲击和斜冲击配合使用，

2、可以对激光冲击强化残余应力场进行优化。对激光冲击强化工艺参数的合理优化、板料变形过程的有效控制和进一步的实验研究具有指导意义。关键词：激光冲击强化；斜冲击；残余应力；ANSYS／LS—DYNA中图分类号：TN249；TP391文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)1—112—3NumericalSimulationofResidualStressFieldforDiagonalLaserShockProcessingXIONGLeqi，TONGChonglou，WANGWenbing，LIQipeng(AirForceEngineering

3、University，Xi’anShaanxi710038，China)Abstract：ANSYS／LS·DYNAsoftwarewasappliedtoCalTyoutFEMnumericalsimulationoflasershockprocessing(LSP)．ThematerialdistortionandresidualstressdistributionofLYI2CZaviationALalloyinducedbydiagonalshockwerecomparedwiththosein-ducedbyuprightshock．Theres

4、ultsshowthatdiagonallasershockcanleadtotensilestressonthesurfaceofthesheetandreducethecompressivestress．Bycooperativeapplicationofdiagonalanduprightshock，fieldofresidualstressofLSPcanbeoptimized．Itpro-videsreferenceforreasonableoptimizingofLSPtechnicalparamete~，controllingthedisto

5、rtionprocessofthesheetefectivelyandfur-therexperimentsandresearch．Keywords：Lasershockprocessing；Diagonalshock；Residualstress；ANSYS／LS·DYNA激光冲击强化技术(LaserShockProcessing，1激光斜冲击模型LSP)是利用高功率脉冲激光对金属材料进行冲击，激光斜冲击的模型与激光垂直冲击相似，所不同提高零件表面硬度并使表面晶粒产生细化，在零件表的是光束与工件法线夹角大于零度，使激光光斑投射层形成数百兆帕的残余压应力，

6、从而改善零件性能的到工件表面的形状由圆形变成椭圆形。如图l所示，一项技术，具有高效、清洁、灵活、非接触等特点。在激光斜冲击的过程中，由于等离子体传播的迎光试件在进行激光冲击强化时，由于形状具有不规性，等离子体的膨胀是由密度大的地方向密度小的地则性，因此不能在每次冲击时，使入射光束全部垂直方传播，由速度大的地方向速度小的地方传播。激光于强化表面，产生垂直于表面的应力波；另外，激光斜冲击时，等离子体相应地倾斜着、逆着激光方向膨冲击强化过程中，获得的有益残余压应力是由零件中胀。在强烈吸收激光形成高温高压冲击阵面后，依据的残余拉应力来平衡的，较大的残余拉应力可能会

7、局气体动力学机制，推动电离阵面迎激光方向超声速传部地降低零件的疲劳性能。为了降低残余拉应力，需播，同时等离子体的在激光冲击强化的边界区域应用一条或几条低能量的快速膨胀与喷射施与斜激光束进行冲击。因此，为了更加准确地确定实验靶面一动量脉冲，产层所需的工艺参数和降低残余拉应力，需要应用到激光生一高压冲击波传向斜冲击理论。工件内部。在图1的作者采用数值模拟软件ANSYS／LS—DYNA，分别左端区域表面会出现在斜30。、45。、6O。以及垂直的状态下对激光冲击强残余压应力，右端会图1板料激光斜冲击下的变形机理化LY12CZ航空铝合金进行了数值模拟，对激光冲击出现

8、残余拉应力。后板料的变形和残余应力场的分布进行了系统的研在高功率密