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激光冲击圆杆曲面诱导的残余应力数值模拟

张兴权 纪看看 王会廷 戚晓利 陈彬 童靳于 方光武

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[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
引用本文: 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[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
Zhang Xingquan, Ji Kankan, Wang Huiting, Qi Xiaoli, Chen Bin, Tong Jinyu, Fang Guangwu. Numerical simulation of residual stresses induced by laser shock on the circumference surface of round rod[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
Citation: Zhang Xingquan, Ji Kankan, Wang Huiting, Qi Xiaoli, Chen Bin, Tong Jinyu, Fang Guangwu. Numerical simulation of residual stresses induced by laser shock on the circumference surface of round rod[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706004

激光冲击圆杆曲面诱导的残余应力数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
基金项目: 

国家自然科学基金(51675002);安徽省自然科学基金(1708085ME110);安徽省重点研究与开发计划(201904a05020065);安徽省高校自然科学研究(KJ2019A0084)

详细信息
    作者简介:

    张兴权(1970-),男,教授,博士,主要从事激光表面强化和激光加工等方面的研究。Email:zhang20020313@163.com

  • 中图分类号: TN249

Numerical simulation of residual stresses induced by laser shock on the circumference surface of round rod

  • 摘要: 采用有限元分析方法对激光冲击2024铝合金圆杆圆周曲面诱导的动态应力波及其残余应力进行了数值模拟。首先,在ABAQUS/Explicit显式分析模块中模拟了峰值压力为2 GPa激光冲击波在16 mm杆中诱导的应力波的传播过程。随后,在ABAQUS/Standard隐式分析模块中进一步计算在圆杆曲面上诱导的残余应力。在此基础上,分析了圆杆直径的大小对应力波峰值衰减和残余应力分布的影响,并进行了相关的试验验证。研究结果表明,峰值压力为2 GPa冲击波在16 mm的杆中诱导的弹塑性的应力波,应力波的峰值压力在400 ns时间内迅速衰减至250 MPa。冲击后,在距光斑中心小于0.5 mm冲击区域内分布不均匀残余应力,在光斑中心处形成了残余拉应力,轴向S11值为42 MPa;在半径为0.5~1.5 mm的冲击区域分布着残余压应力,S11值大约在250 MPa。应力波在传播过程中,其压力峰值衰减的速率随着杆径的增大而减慢,表面形成的残余压应力均随杆径的增大而增加。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-05
  • 修回日期:  2019-03-03
  • 刊出日期:  2019-07-25

激光冲击圆杆曲面诱导的残余应力数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
    作者简介:

    张兴权(1970-),男,教授,博士,主要从事激光表面强化和激光加工等方面的研究。Email:zhang20020313@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(51675002);安徽省自然科学基金(1708085ME110);安徽省重点研究与开发计划(201904a05020065);安徽省高校自然科学研究(KJ2019A0084)

  • 中图分类号: TN249

摘要: 采用有限元分析方法对激光冲击2024铝合金圆杆圆周曲面诱导的动态应力波及其残余应力进行了数值模拟。首先,在ABAQUS/Explicit显式分析模块中模拟了峰值压力为2 GPa激光冲击波在16 mm杆中诱导的应力波的传播过程。随后,在ABAQUS/Standard隐式分析模块中进一步计算在圆杆曲面上诱导的残余应力。在此基础上,分析了圆杆直径的大小对应力波峰值衰减和残余应力分布的影响,并进行了相关的试验验证。研究结果表明,峰值压力为2 GPa冲击波在16 mm的杆中诱导的弹塑性的应力波,应力波的峰值压力在400 ns时间内迅速衰减至250 MPa。冲击后,在距光斑中心小于0.5 mm冲击区域内分布不均匀残余应力,在光斑中心处形成了残余拉应力,轴向S11值为42 MPa;在半径为0.5~1.5 mm的冲击区域分布着残余压应力,S11值大约在250 MPa。应力波在传播过程中,其压力峰值衰减的速率随着杆径的增大而减慢,表面形成的残余压应力均随杆径的增大而增加。

English Abstract

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