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工艺参数对激光冲击诱导表面残余应力洞的影响规律
          
Influence Rule of Process Parameters on Residual Stress Cave Induced by Laser Shock

摘    要
通过建立残余应力洞数学模型,引入残余应力洞的相对洞深、相对洞宽及应力损失比等概念,采用经过试验验证的有限元模型来定量分析激光冲击能量(1.0~3.0 J)、光斑直径(1.0~3.0 mm)、冲击次数(1~5次)、光斑搭接率(30%~70%)等工艺参数对残余应力洞的影响。结果表明:在研究的工艺参数范围内,由残余应力洞所造成的应力损失比都很小,都小于3%,相对洞宽均小于20%,而相对洞深的变化范围较大,为0~70%,相对洞深是影响表面残余应力分布均匀性的主要因素;为改善表面残余应力分布的均匀性,当单个残余应力洞的相对洞深超过10%时,应采用光斑搭接方式进行冲击强化,且相邻光斑中心的距离应等于残余应力洞的洞口半径。
标    签 激光冲击   表面强化   残余应力洞   应力损失比   定量分析   laser shock   surface peening   residual stress cave   stress loss ratio   quantitative analysis  
 
Abstract
The concepts of relative cave depth, relative cave width and stress loss ratio of residual stress cave were introduced by establishment of the residual stress cave math model. The effect of shock energy (1.0-3.0 J), spot diameter (1.0-3.0 mm), shock number (1-5 times) and spot overlap ratio (30%-70%) on residual stress cave was quantitatively analyzed by finite element model verified by experiment. The results show that stress loss ratios caused by residual stress cave were all very small, which were all less than 3%; relative cave widths were all less than 20%; the variation range of relative cave depths was large, which was 0-70%, and relative cave depth was the main factor to affect the uniformity of surface residual stress. In order to improve the uniformity of surface residual stress, when the relative cave depth of single residual stress cave was more than 10%, the spot overlap method should be used to shock peening, and the distance between two neighbouring spot center should be equal to the opening radius of the residual stress cave.

中图分类号 TG178   DOI 10.11973/jxgccl201911012

 
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所属栏目 物理模拟与数值模拟

基金项目 国家自然科学基金资助项目(51575117)

收稿日期 2019/6/22

修改稿日期 2019/10/18

网络出版日期

作者单位点击查看

联系人作者夏琴香教授

备注程秀全(1964-),男,安徽滁州人,教授,硕士

引用该论文: CHENG Xiuquan,YAN Chang,CHENG Sizhu,XIA Qinxiang. Influence Rule of Process Parameters on Residual Stress Cave Induced by Laser Shock[J]. Materials for mechancial engineering, 2019, 43(11): 53~56
程秀全,晏畅,程思竹,夏琴香. 工艺参数对激光冲击诱导表面残余应力洞的影响规律[J]. 机械工程材料, 2019, 43(11): 53~56


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