沖擊波動態傳播特性對激光噴丸殘余應力場的影響
摘要：以TC4鈦合金為研究對象,基于Johnson-Cook本構模型,分析了高應變率效應對激光噴丸過程中塑性波波速的影響。通過三維有限元方法模擬了不同作用參數激光噴丸誘導沖擊波的傳播過程,探討了多次激光噴丸作用后殘余壓應力飽和現象的產生機理及利用該效應獲得均勻表面殘余壓應力的方法。結果表明：高應變率效應對激光噴丸作用過程中塑性波速度有顯著影響,塑性波的速度與所產生的塑性應變呈反比關系。功率密度越大,初始產生的塑性應變越大,塑性波速度越小,沖擊波能量衰減越快,沖擊波壓力幅值降低越快;相同激光噴丸功率密度,隨著作用次數的增加,產生的塑性應變逐漸減小,塑性波速度增大,沖擊波壓力衰減變緩,使激光噴丸誘導的殘余壓應力逐漸增大;作用次數達到3~4次時,衰減過程基本相似,誘導的殘余壓應力增幅不大,作用效果基本達到飽和。利用多次激光噴丸作用產生的飽和效應,當激光光斑搭接率超過50%時,即可使搭接區域作用次數達到3次及以上,使激光噴丸作用效果達到飽和,可獲得均勻的表面殘余壓應力。
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