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《激光与红外》 2017年09期
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激光冲击强化对钛合金棒件疲劳寿命的影响

姜银方  彭涛涛  虞文军  冯文龙  赵勇  万全红  
【摘要】:为了研究激光冲击对TC4-DT钛合金圆棒残余应力分布及疲劳特性的影响,采用ABAQUS有限元软件分析了不同冲击载荷下圆棒最小直径截面内残余应力的分布,并对试样先后进行了激光冲击强化试验和拉-拉疲劳试验,最后对疲劳断口形貌进行了对比分析。结果表明,圆棒试样会在表面及近表面形成残余压应力层,在内部及中心区域产生拉应力,且表面残余压应力和内部拉应力皆随冲击载荷的增大而增大;内部拉应力区域面积远大于表面压应力层面积,致使疲劳裂纹扩展加速,从而导致疲劳寿命降低,对圆棒试件的拉-拉疲劳性能产生不利影响;圆棒试样经激光冲击强化后疲劳裂纹源向内部转移,且位于内部最大拉应力区域。该研究对轴类零件经激光冲击强化后的应用条件具有一定的参考价值。
【作者单位】江苏大学机械工程学院;中航工业成都飞机工业(集团)有限公司;中航工业成都飞机设计研究所;
【关键词】激光冲击强化 残余应力 有限元分析 TC-DT 棒件
【基金】:国家自然科学基金项目(No.51075193) 国防科工局项目(No.GKGJ2060)资助
【分类号】:TG146.23;TN249
【正文快照】:
1引言激光冲击强化(LSP)是利用高功率(GW/cm-2)、短脉冲(ns级)的激光束诱导材料表面产生残余压应力的新型表面改性技术[1-2]。与传统的机械喷丸[3]、深滚压[4]、冷挤压[5]相比,激光冲击强化的参数可重复性高,材料加工后的表面光洁度好、残余压应力层深度大,故其能显著提高材料

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