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1、第15卷第4期塑性工程学报Vol15No42008年8月Aug2008JOURNALOFPLASTICITYENGINEERING*激光喷丸诱导的残余应力的有限元分析(安徽工业大学,马鞍山243002)张兴权(江苏大学,镇江212013)张永康顾永玉周建忠(周口职业技术学院,周口466001)王菁摘要:激光喷丸成形是一项新技术,是利用强激光辐照材料表面产生的高压冲击波对材料内部诱导的残余应力来成形金属板料的,控制残余应力场的分布是精确成形板料的关键。有限元模拟技术是预测激光诱导的残余应力场的有效方法之一。该文建立激光诱导残余应力模拟的模型,讨论了模拟
2、过程中关键问题的技术处理,如加载历史、本构关系、网格划分、求解时间等。数值模拟的过程主要包括动态分析和静态分析两个步骤,模拟结果表明,残余压应力的大小和残余压应力层的深度随激光的功率密度的增加而增加,最后趋于饱和。模拟结果和试验结果较为一致。关键词:激光喷丸;残余应力;有限元分析;分析模型中图分类号:TG386文献标识码:A文章编号:10072012(2008)04018806FiniteelementsimulationofresidualstressinducedbylaserpeeningZHANGXinquan(AnhuiUniversityoftech
3、nology,Maanshan243002China)ZHANGYongkangGUYongyuZHOUJianzhong(JiangsuUniversity,Zhenjiang212013China)WANGJing(ZhoukouVocationalandTechnicalCollege,Zhoukou466001China)Abstract:Laserpeenformingisaproductionprocessusedtocreatecurvedmetalpartsfromsheet,whichemploystheresidualstressind
4、ucedbylasertoformmetallicsheet.Finiteelementanalysisisaneffectivemethodtopredictthefieldofresidualstressinthematerialtreatedbylasershotpeening.Theelasticplasticconstitutivemodelofmaterialactedbystresswaveisdiscussed.Afiniteelementmodelingwasestablishedandananalysisprocedureincludingdynamican
5、alysisandstaticanalysisispresentedindetailtopredicttheresidualstressfield.Historyoftheenergiesduringdynamicanalysisisanalyzedandvalidatedbythetheoreticalcalculation.Themagnitudeofcompressiveresidualstressesandtheaffecteddepthcanbeincreasedandgraduallyreachthesaturatedstatewiththeincreaseofla
6、serpowerdensity.Thepredictedresidualstressfieldforsinglelasershotpeeningiswellcorrelatedwiththeavailableexperimentaldata.Keywords:laserpeening;residualstress;finiteelementanalysis;numericalmodeling引言*国家自然科学基金资助项目(50475127,50275068,50675089);江苏省光子制造科学与技术重点实验室开放激光喷丸成形是采用超短脉冲的激光束作为工基金(GZ200704
7、)。具,利用其在板料内部诱导的残余应力作为板料变张兴权Email:zhang20020313@163com[13]作者简介:张兴权,男,1970年生,安徽庐江人,安徽形的动力来冷塑性成形板料的。其通过控制激光工业大学,副教授,主要从事激光冲击强化处理,激光成脉冲能量、光斑尺寸、喷丸次数和激光喷丸的路径形金属板料等方面的研究来精确控制残余应力的大小和分布,从而实现板料收稿日期:20070907;修订日期:20080605的精确成形,因此在研究激光喷丸成形的过程中,
