激光沖擊鎂合金接頭疲勞裂紋擴展數(shù)值模擬.pdf

1、碩士學位論文激光沖擊鎂合金接頭疲勞裂紋擴展數(shù)值模擬NumericalSimulationofLaserShockPeeningonFatigueCrackGrowthofMagnesiumAlloyJoint學號：21303079大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要鎂合金作為輕量化金屬的代表，其優(yōu)越的力學性能得到了人們的廣泛關注。目前，在一些對質(zhì)量要求較高的行業(yè)中如航空、航天、

2、汽車等工業(yè)領域，對鎂合金的需求越來越大。然而，鎂合金本身的的～些缺點如抗疲勞性能、焊接性能以及耐腐蝕性能都比較差，限制了廣泛應用的可能性。因此，優(yōu)化鎂合金性能的研究變得意義重大。當前人們研究比較多的是鎂合金的疲勞裂紋擴展或激光沖擊后的疲勞裂紋擴展，而對于將焊接、激光沖擊以及疲勞裂紋擴展三者結合起來的研究則相對較少。因此，焊后激光沖擊處理的殘余應力場和疲勞裂紋擴展的研究變得十分有意義。本文基于ABAQUS有限元分析軟件進行了厚板對接接頭和

3、T型接頭的多道焊有限元模擬。通過使用ABAQUS的用戶子程序SUBROUTINEDFLUX，運用Fortran語言編寫熱源的形狀和移動加載，使用生死單元技術實現(xiàn)多焊道的數(shù)值模擬，使用C3D8T熱位移耦合單元同時計算出溫度場和殘余應力場。模擬結果表明，焊接接頭的焊縫區(qū)和熱影響區(qū)存在較大的殘余拉應力，這種殘余應力會嚴重影響接頭在服役過程中的使用壽命。本文基于ABAQUS有限元分析軟件對激光沖擊強化焊接接頭進行了數(shù)值模擬。由于激光沖擊是在高應

4、變率的情況下進行的，準靜態(tài)的本構關系將不再適用。因此，本文采用的是JohnsonCook動態(tài)本構，而回彈則采用常溫準靜態(tài)下的應力應變曲線。通過調(diào)整激光沖擊的工藝參數(shù)：即激光功率密度、光斑大小、沖擊次數(shù)和搭接率，優(yōu)化出一套比較完整的最優(yōu)激光沖擊工藝參數(shù)。模擬結果表明，激光的功率密度為7。flGW／cm2(峰值壓力5GPa)，光斑大小為2mm，在搭接率為75％的情況下沿著焊縫沖擊24次，得到的沖擊后的殘余應力場是比較理想的。最后，本文將焊接