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激光冲击材料表面“残余应力洞”形成规律与分析
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:TN249[电子电信—物理电子学] TG156[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013
  • 相关基金:国家自然科学基金(50735001); 江苏省自然科学基金(BK2009203)资助课题
中文摘要:

激光冲击后在其金属表面形成一定形式的残余压应力,可对材料表面进行改性处理。采用ABAQUS有限元软件,研究激光功率密度、光斑形状对板料表层残余应力场分布的影响,探索残余应力场机制。结果表明,提高激光功率密度可以增加板料表层残余应力场,但随功率密度增大会产生"残余应力洞"现象;激光冲击后材料位移和表面应力动态响应分析表明,材料表面受冲击与材料弹性力作用产生振荡过程,冲击光斑边缘产生反射波(稀疏波)的反向加载,引起反向塑性变形,形成"残余应力洞"现象;光斑形状影响稀疏波向中心汇聚,造成中心残余压应力不同的缺失。该研究为工艺参数优化,减少冲击中心残余应力缺乏,获得更好的激光冲击处理强化效果提供依据。

英文摘要:

The compressive residual stresses are generated by laser shock processing(LSP) on the metallic surface,and laser shock processing is a new surface strengthening technology which can modify material surface.With the finite element simulation software ABAQUS,the effect of the laser power densities and the spot configurations on the distribution of residual stress field of the material surface is simulated.The results indicate that the compressive residual stress field can be enhanced by increasing the laser power densities,but the "residual stress hole" may appear with the increase of the power densities.From the analysis of material displacement and the dynamic response of the surface stresses after the laser shock,it is found that the shocking on material surface and the elastic force of material together form the oscillation process,and the reflection waves(rarefaction waves) load reversely on the shocking spot edges,inducing the reverse plastic deformation,which is the so-called "residual stress hole".The focalizing of the rarefaction waves to the center is influenced by the spot configurations,and the residual stress deletion at the shocking center is different.The results can be used to reduce the residual stress deletion at the shocking center and optimize the process parameters,which provide a basis for obtaining the better strengthened effect of the laser shock processing.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849