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边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响

黄志伟 张兴权 章艳 裴善报 黄志来 陈彬

黄志伟, 张兴权, 章艳, 裴善报, 黄志来, 陈彬. 边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806009-0806009(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0806009
引用本文: 黄志伟, 张兴权, 章艳, 裴善报, 黄志来, 陈彬. 边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806009-0806009(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0806009
Huang Zhiwei, Zhang Xingquan, Zhang Yan, Pei Shanbao, Huang Zhilai, Chen Bin. Effect of boundary constraint conditions of thin plate on residual stresses and plastic deformation induced by laser shock peening[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 806009-0806009(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0806009
Citation: Huang Zhiwei, Zhang Xingquan, Zhang Yan, Pei Shanbao, Huang Zhilai, Chen Bin. Effect of boundary constraint conditions of thin plate on residual stresses and plastic deformation induced by laser shock peening[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 806009-0806009(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0806009

边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响

doi: 10.3788/IRLA201746.0806009
基金项目: 

国家自然科学基金(51675002,51175002);安徽省自然科学基金(1708085ME110);安徽工业大学校青年教师科研基金(QZ201518);安徽工业大学研究生创新研究基金(2015043)

详细信息
    作者简介:

    黄志伟(1993-),男,硕士生,主要从事激光冲击强化等方面的研究。Email:zhiwei10270820@163.com

  • 中图分类号: TN249

Effect of boundary constraint conditions of thin plate on residual stresses and plastic deformation induced by laser shock peening

  • 摘要: 为研究不同边界约束条件对薄板多点激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响,采用数值模拟和试验结合的方法对7075铝合金薄板激光喷丸处理进行研究,对比分析了板料在底部全约束和两端夹持两种边界约束条件下的变形形貌和残余应力分布。结果表明:激光喷丸后,板料冲击区域均产生微凹坑;底部全约束的板料经激光喷丸后,未发生整体变形,仍然保持平整状态,而两端夹持的薄板喷丸区域发生了整体向上的凸起变形。两种边界约束条件下,最大残余压应力均出现在板料的冲击表面;底部全约束时的最大残余压应力为299.0 MPa,大于板料两端夹持时的251.6 MPa。在厚度方向上,其残余应力分布也存在着明显差异,底部全约束时,厚度方向上的残余应力分布形式为压应力-拉应力,而两端夹持时的分布形式为压应力-拉应力-压应力。
  • [1] Kong Dejun, Zhou Chaozheng, Wu Yongzhong. Mechanism on residual stress of 304 stainless steel by laser shock processing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(4):736-740. (in Chinese)孔德军, 周朝政, 吴永忠. 304不锈钢激光冲击处理后的残余应力产生机理[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(4):736-740.
    [2] Zhang X Q, Li H, Yu X L, et al. Investigation on effect of laser shock processing on fatigue crack initiation and its growth in aluminum alloy plate[J]. Materials and Design, 2015, 65:425-431.
    [3] Hu Yongxiang, Yao Zhenqiang, Hu Jun. Numerical simulation of residual stress field for laser shock processing[J]. Chinese J Lasers, 2006, 33(6):846-851. (in Chinese)胡永祥, 姚振强, 胡俊. 激光冲击强化残余应力场的数值仿真分析[J]. 中国激光, 2006, 33(6):846-851.
    [4] Kim J H, Kim Y J, Kim J S. Effects of simulation parameters on residual stresses for laser shock peening finite element analysis[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2013, 27(7):2025-2034.
    [5] Warren A W, Guo B Y, Chen S C. Massive parallel laser shock peening:Simulation, analysis, and validation[J]. International Journal of Fatigue, 2008, 30(1):188-197.
    [6] Luo K Y, Lin T, Dai F Z, et al. Effects of overlapping rate on the uniformities of surface profile of LY2 Al alloy during massive laser shock peening impacts[J]. Surface Coating Technology, 2015, 266:49-56.
    [7] Zhang X Q, Chen L S, Li S Z, et al. Investigation of the fatigue life of pre-and post-drilling hole in dog-bone specimen subjected to laser shot peening[J]. Material and Design, 2015, 88:106-114.
    [8] Li Jing, Li Jun, He Weifeng, et al. Microstructure and mechanical properties of TC17 titanium alloy by laser shock peening with different impacts[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9):2889-2895. (in Chinese)李靖, 李军, 何卫锋, 等. TC17钦合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(9):2889-2895.
    [9] Zhang Xingquan, Zuo Lisheng, Yu Xiaoliu, et al. Numerical simulation on attenuation of stress wave in copper target irradiated by intense laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9):681-686. (in Chinese)张兴权, 左立生, 余晓流, 等. 强激光诱导的应力波在靶板中衰减特性数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3):681-686.
    [10] Johnson G R, Cook W H. A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates and high temperatures[C]//7th International Symposium on Ballistics, 1983, 21:541-547.
    [11] Peyre P, Sollier A, Chaieb I, et al. FEM simulation of residual stresses induced by laser peening[J]. The European Physical Journal Applied Physics, 2003, 23(2):83-88.
    [12] Fabbro R, Fournier J, Ballard P, et al. Physical study of laser-produced plasma in confined geometry[J]. J Appl Phys, 1990, 68(2):775-784.
    [13] Hong X, Wang S B, Guo D H, et al. Confining medium and absorptive overlay:Their effects on a laser-induced shock wave[J]. Optics and Lasers in Engineering, 1998, 29(6):447-455.
    [14] Cao Ziwen, Zou Shikun, Che Zhigang. Bending deformation and surface characteristics of 2024 aluminum alloy processed by laser-induced shock wave[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2015, 52(12):121405. (in Chinese)曹子文, 邹世坤, 车志刚. 激光诱导冲击波加载下铝合金弯曲变形规律与表面特性研究[J]. 激光与光电子学进展, 2015, 52(12):121405.
    [15] Dai Mei, Jin Guangyong, Wang Chao, et al. 100MW high peak power and high beam quality Nd:YAG laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(3):612-616. (in Chinese)戴梅, 金光勇, 王超, 等. 100MW级高峰值功率高光束质量Nd:YAG激光器[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(3):612-616.
    [16] Neila Hfaiedh, Patrice Peyre, Song H B, et al. Finite element analysis of laser shock peening of 2050-T8 aluminum alloy[J]. International Journal of Fatigue, 2015, 70:480-489.
    [17] Wang Min. Principle Technology of Anti-fatigue Manufacture[M]. Nanjing:Jiangsu Science and Technology Press, 1999:458-476. (in Chinese)王珉. 抗疲劳制造原理与技术[M]. 南京:江苏科学技术出版社, 1999:458-476.
  • [1] 张兴权, 纪看看, 王会廷, 戚晓利, 陈彬, 童靳于, 方光武.  激光冲击圆杆曲面诱导的残余应力数值模拟 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
    [2] 余霞, 王家秋, 张彬.  薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
    [3] 严惠, 王霄, 梁绘昕, 田宗军, 谢德巧, 徐国建.  选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 242002-0242002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0242002
    [4] 谢孟芸, 汪诚, 张佩宇, 明继青, 陈辉.  无保护层激光冲击对GH3044涡轮机匣围观组织和性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 406005-0406005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0406005
    [5] 徐洋洋, 周建忠, 谭文胜, 孟宪凯, 盛杰, 黄舒, 孙昀杰.  深冷激光喷丸强化2024-T351铝合金的表面力学性能 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206002-1206002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1206002
    [6] 李紫慧, 王续跃.  金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 506004-0506004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506004
    [7] 王学德, 罗思海, 何卫锋, 聂祥樊, 焦阳.  无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
    [8] 张佩宇, 汪诚, 谢孟芸, 李玉琴, 安志斌.  激光冲击对K403合金激光熔覆修复微观组织和性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906003-0906003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0906003
    [9] 鞠恒, 林成新, 张佳琪, 刘志杰.  Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层残余应力模拟与测量 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017009-1017009(10). doi: 10.3788/IRLA201777.1017009
    [10] 余少伟, 裴丽, 温晓东, 刘超, 李超.  基于环行腔光纤激光器的应力传感器 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 222004-0222004(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0222004
    [11] 卞宏友, 雷洋, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 韩双隆.  感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
    [12] 贺锋涛, 曹金凤, 王晓琳, 朱玉晗, 左波, 王静.  基于激光散斑的应力传感系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3729-3733.
    [13] 沈晓骏, 汪诚, 安志斌, 周留成, 赖志林, 王冠.  斜激光冲击对航空发动机风扇轴弯曲疲劳性能的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3548-3553.
    [14] 焦阳, 何卫锋, 孙岭, 周留成, 聂祥樊, 罗思海, 李靖.  激光喷丸与渗铝复合工艺提高K417 合金力学性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2274-2279.
    [15] 杨光, 丁林林, 王向明, 王华明, 钦兰云.  扫描路径对激光修复钛合金残余应力与变形的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2926-2932.
    [16] 王波, 陈东林, 周留成, 何卫锋.  激光冲击波加载金属材料中心压应力缺失效应 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3521-3526.
    [17] 张兴权, 左立生, 余晓流, 戚晓利, 黄志来, 王彪, 段仕伟.  强激光诱导的应力波在靶板中衰减特性数值模拟 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 681-686.
    [18] 李靖, 李军, 何卫锋, 李玉琴, 聂祥樊, 何光宇.  TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2889-2895.
    [19] 樊烨, 肖光宗, 张斌.  四频差动激光陀螺中水晶片在应力作用下的光学性质 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1198-1203.
    [20] 韩潇, 朱嘉琦, 周峰, 陈晓丽.  多层四面体非晶碳膜的热稳定性 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 144-148.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-06
  • 修回日期:  2017-01-09
  • 刊出日期:  2017-08-25

边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响

doi: 10.3788/IRLA201746.0806009
    作者简介:

    黄志伟(1993-),男,硕士生,主要从事激光冲击强化等方面的研究。Email:zhiwei10270820@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(51675002,51175002);安徽省自然科学基金(1708085ME110);安徽工业大学校青年教师科研基金(QZ201518);安徽工业大学研究生创新研究基金(2015043)

  • 中图分类号: TN249

摘要: 为研究不同边界约束条件对薄板多点激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响,采用数值模拟和试验结合的方法对7075铝合金薄板激光喷丸处理进行研究,对比分析了板料在底部全约束和两端夹持两种边界约束条件下的变形形貌和残余应力分布。结果表明:激光喷丸后,板料冲击区域均产生微凹坑;底部全约束的板料经激光喷丸后,未发生整体变形,仍然保持平整状态,而两端夹持的薄板喷丸区域发生了整体向上的凸起变形。两种边界约束条件下,最大残余压应力均出现在板料的冲击表面;底部全约束时的最大残余压应力为299.0 MPa,大于板料两端夹持时的251.6 MPa。在厚度方向上,其残余应力分布也存在着明显差异,底部全约束时,厚度方向上的残余应力分布形式为压应力-拉应力,而两端夹持时的分布形式为压应力-拉应力-压应力。

English Abstract

参考文献 (17)

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