激光与红外

作者：姜银方

单位：江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013；

关键词：典型结构;激光冲击强化;残余应力场;疲劳拉伸;疲劳增益

基金：国家自然科学基金项目(No.51075193)资助

激光冲击强化不同典型结构对各结构疲劳寿命的影响均有所差异,本文基于ABAQUS模拟典型结构小孔2.6、圆角R3和圆棒(小径20)的激光冲击强化过程,并提取出各路径的残余应力分布(峰值压力分别为4、5、6、8 GPa),同时对各典型结构TC4-DT钛合金双联试样进行激光冲击与疲劳拉伸试验。结果表明:在应力水平385 MPa、应力比R=0.1下,经激光冲击的圆角与小孔的疲劳增益均较大,且圆角最大疲劳增益为238.4 %(功率密度为12.75 GW/cm2),小孔疲劳增益为243.3 %(功率密度为22.67 GW/cm2)。圆棒结构在应力水平600 MPa下的疲劳负增益均较大(功率密度22.67 GW/cm2时的疲劳增益减小至-94.1 %)。经激光冲击强化的圆角根部、圆角边缘处及小孔孔角残留较大的残余压应力,使该典型构件的应力集中处的疲劳寿命得到显著提升,但圆棒内部残留的残余拉应力使其在拉伸载荷下极易出现疲劳裂纹。对于圆棒等旋转体而言,激光冲击虽然提高了表面疲劳性能,但在拉伸载荷下容易疲劳断裂。该研究对各典型结构的激光冲击强化具有指导意义。

来源：2019年第10期

《激光与红外》期刊编辑部

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