激光噴丸強(qiáng)化航空鋁合金受損薄板件疲勞裂紋的擴(kuò)展性能研究.pdf

1、激光噴丸強(qiáng)化是一種新型抗疲勞制造技術(shù),其利用高功率密度、短脈沖激光和材料相互作用誘導(dǎo)的高幅沖擊波壓力實(shí)施表面改性,從而提高金屬零件的抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力,大幅改善結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命。本文基于斷裂力學(xué)理論,采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合方法,對含貫穿裂紋的6061-T6鋁合金薄板激光噴丸后的裂紋擴(kuò)展性能進(jìn)行了研究,主要工作如下:
　　 分析了激光噴丸強(qiáng)化誘導(dǎo)的殘余應(yīng)力、冷作硬化和微觀組織對抗疲勞性能的影響機(jī)制,基于斷裂力學(xué)理論,討論

2、了激光噴丸強(qiáng)化對應(yīng)力強(qiáng)度因子、疲勞裂紋門檻值以及疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響,推導(dǎo)了激光噴丸誘導(dǎo)殘余應(yīng)力場下的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的估算公式。
　　 以6061-T6鋁合金CT(緊湊拉伸)試樣為研究對象,基于ABAQUS和MSC-Fatigue軟件平臺,建立了激光噴丸強(qiáng)化過程及其疲勞裂紋擴(kuò)展的有限元分析模型,進(jìn)行了不同工藝參數(shù)條件下激光噴丸誘導(dǎo)的應(yīng)力應(yīng)變以及殘余應(yīng)力場下疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬分析。表明激光噴丸能夠降低等效應(yīng)力強(qiáng)度因子,抑制

3、疲勞裂紋的增長,降低疲勞裂紋擴(kuò)展速率。
　　 對CT疲勞試樣進(jìn)行了大面積光斑搭接的激光噴丸強(qiáng)化處理,采用X射線應(yīng)力測定儀分析了激光噴丸前后的殘余應(yīng)力。在MTS-809電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn),研究了激光噴丸強(qiáng)化對含預(yù)制裂紋CT樣的疲勞壽命的影響及其對疲勞裂紋擴(kuò)展速率的減緩程度。表明激光噴丸強(qiáng)化誘導(dǎo)的殘余壓應(yīng)力場能有效地降低疲勞裂紋擴(kuò)展速率,并使裂紋產(chǎn)生閉合效應(yīng),驗(yàn)證了有限元分析模型的準(zhǔn)確性。
　　 采用