發(fā)布時間：2020-12-26 07:51

　　激光沖擊強化是一種可細(xì)化材料表層晶粒、提高其抗疲勞等機械性能的先進(jìn)表面改性技術(shù)。與噴丸強化相比,該技術(shù)具有高效、超高應(yīng)變率等特點,已廣泛應(yīng)用于航空等領(lǐng)域。本文以TC4合金為對象,通過數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法獲取了其在高應(yīng)變率下Johnson-Cook本構(gòu)模型參數(shù),分析了激光沖擊作用下該合金的動態(tài)響應(yīng)過程,探究了激光沖擊對其抗疲勞性能的影響。本文的主要工作及結(jié)論如下:（1）在室溫條件下,分別進(jìn)行應(yīng)變率為0.01 s^-1、0.001 s^-1下的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和10³¹0⁴ s^-1下的分離式霍普金森壓桿實驗,獲得了該合金在不同應(yīng)變率下的TC4合金真實應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線,根據(jù)實驗結(jié)果得到了Johnson-Cook本構(gòu)模型參數(shù),其中A、B、n及C分別為958.1、488.3、0.46和0.018;（2）建立激光單次沖擊TC4合金有限元模型,采用實驗獲取的Johnson-Cook模型參數(shù),通過ABAQUS軟件研究了TC4合金在激光單次沖擊下的動態(tài)響應(yīng)過程,數(shù)值分析了激光沖... 

【文章來源】：安徽工業(yè)大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

激光沖擊原理示意圖

滾壓技術(shù)則是利用特定滾壓設(shè)備作用于材料表面，使其表層產(chǎn)生局部的塑性變形，從而達(dá)到降低材料表面粗糙度、提高表面硬度的效果。圖1.2 噴丸強化 圖1.3 表面滾壓技術(shù)相比于上述兩種表面強化處理技術(shù)，LSP 有著以下特征。1）它是一個高能（GW 量級）、高壓（GPa）及超高應(yīng)變率（105-106s-1）作用過程。噴丸及滾壓強化技術(shù)中涉及的能量、壓強及應(yīng)變率遠(yuǎn)低于 LSP 處理過程。2）該過程是無接觸的。在 LSP 過程中，材料表面只經(jīng)受激光束輻照，而不會被如高速彈丸和滾壓工具等直接接觸。3）該過程是安全準(zhǔn)確可控的。LSP 過程是由計算機實時控制，能夠做到對指定區(qū)域進(jìn)行強化，且實驗過程中，可通過操縱機械臂來完成試樣的移動，整個過程可保證操作者的安全問題。而在噴丸強化過程中，不能精確控制對指

滾壓技術(shù)則是利用特定滾壓設(shè)備作用于材料表面，使其表層產(chǎn)生局部的塑性變形，從而達(dá)到降低材料表面粗糙度、提高表面硬度的效果。圖1.2 噴丸強化 圖1.3 表面滾壓技術(shù)相比于上述兩種表面強化處理技術(shù)，LSP 有著以下特征。1）它是一個高能（GW 量級）、高壓（GPa）及超高應(yīng)變率（105-106s-1）作用過程。噴丸及滾壓強化技術(shù)中涉及的能量、壓強及應(yīng)變率遠(yuǎn)低于 LSP 處理過程。2）該過程是無接觸的。在 LSP 過程中，材料表面只經(jīng)受激光束輻照，而不會被如高速彈丸和滾壓工具等直接接觸。3）該過程是安全準(zhǔn)確可控的。LSP 過程是由計算機實時控制，能夠做到對指定區(qū)域進(jìn)行強化，且實驗過程中，可通過操縱機械臂來完成試樣的移動，整個過程可保證操作者的安全問題。而在噴丸強化過程中，不能精確控制對指

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光沖擊690高強鋼表面殘余應(yīng)力工藝優(yōu)化模擬[J]. 陳浩天,曹宇鵬,花國然,楊聰,葛良辰.  金屬熱處理. 2018(10)
[2]激光沖擊強化對304不銹鋼疲勞壽命的影響[J]. 汪軍,李民,汪靜雪,張興權(quán),魏偉,戚曉利,王會廷.  中國激光. 2019(01)
[3]激光沖擊強化H62黃銅摩擦磨損性能研究[J]. 段海峰,羅開玉,魯金忠.  光學(xué)學(xué)報. 2018(10)
[4]鈦合金薄壁構(gòu)件激光沖擊殘余應(yīng)力穩(wěn)定性研究[J]. 何衛(wèi)鋒,李翔,聶祥樊,李應(yīng)紅,羅思海.  金屬學(xué)報. 2018(03)
[5]激光沖擊強化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 吳嘉俊,趙吉賓,喬紅超,陸瑩,孫博宇,胡太友,張旖諾.  光電工程. 2018(02)
[6]三維平頂光束激光沖擊2024鋁合金的殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬[J]. 朱然,張永康,孫桂芳,李普,張勝標(biāo),倪中華.  中國激光. 2017(08)
[7]激光沖擊強化對TC17鈦合金殘余應(yīng)力及顯微組織的影響[J]. 孫浩,朱穎,郭偉,彭鵬,黃帥.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(04)
[8]基于實驗的鈦合金優(yōu)化動態(tài)本構(gòu)模型與有限元模擬[J]. 李云飛,曾祥國,盛鷹,穆懷.  材料導(dǎo)報. 2016(24)
[9]緊固孔多點激光噴丸誘導(dǎo)殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬[J]. 張興權(quán),黃志偉,章艷,葉小華,張義偉,段士偉,黃志來.  中國激光. 2016(06)
[10]納秒脈沖激光誘導(dǎo)沖擊波作用下TC17鈦合金高應(yīng)變率本構(gòu)模型參數(shù)辨識[J]. 游熙,聶祥樊,何衛(wèi)鋒,李東霖.  中國激光. 2016(08)

碩士論文
[1]304不銹鋼本構(gòu)模型參數(shù)識別研究[D]. 李星星.華中科技大學(xué) 2012
[2]Ti6Al4V鈦合金動態(tài)本構(gòu)模型與高速切削有限元模擬研究[D]. 李川平.蘭州理工大學(xué) 2011



本文編號：2939318