基于數(shù)值模擬的激光噴丸參數(shù)集成優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、激光噴丸強(qiáng)化誘導(dǎo)的殘余應(yīng)力能夠顯著改善材料的抗疲勞性能。本文采用ISIGHT軟件集成有限元軟件ANSYS,采用多島遺傳算法(Multi-Island GeneticAlgorithm),探討不同激光工藝參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力及塑性變形的影響,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)優(yōu)化后激光噴丸誘導(dǎo)的殘余應(yīng)力場(chǎng)及塑性變形分布進(jìn)行了初步研究。主要工作如下:
　　 (1)分析了高幅值沖擊波壓力加載下金屬材料的力學(xué)響應(yīng)及其誘導(dǎo)殘余應(yīng)力的機(jī)理,探討了影響殘余應(yīng)力、塑性變形

2、大小和空間分布的主要因素；建立了參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,并初步探討了參數(shù)優(yōu)化算法。
　　 (2)以ANSYS軟件為平臺(tái),建立了高應(yīng)變率條件下激光噴丸強(qiáng)化過(guò)程的有限元分析模型,討論了建模過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題(材料的本構(gòu)模型、沖擊波的時(shí)空加載和求解時(shí)間的確定),建立了激光噴丸數(shù)值模擬的參數(shù)化文件；研究了初始激光工藝參數(shù)下激光噴丸強(qiáng)化誘導(dǎo)殘余應(yīng)力、塑性變形大小和空間分布,并確定激光工藝參數(shù)(參數(shù))與噴丸效果的表征參數(shù)(目標(biāo)參數(shù))。
　　

3、 (3)采用ISIGHT軟件,集成ANSYS建立的激光噴丸數(shù)值模擬的參數(shù)化文件,采用多島遺傳算法,優(yōu)化激光工藝參數(shù),并獲得該參數(shù)下的最優(yōu)值,并探討了不同激光噴丸強(qiáng)化工藝參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)及變形的影響。
　　 (4)以99.9％TU1純銅材料為研究對(duì)象,對(duì)板料進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化試驗(yàn),用X-衍射應(yīng)力測(cè)定儀測(cè)量了激光噴丸區(qū)材料表面平均殘余應(yīng)力大小,用VK-9700型超高速3D鐳射顯微形貌儀測(cè)試了噴丸前后材料表面沖擊坑的形貌,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模