国家自然科学基金(50675090)
- 作品数：15 被引量：147H指数：9
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- AZ31B镁合金激光喷丸强化后疲劳裂纹扩展的数值模拟研究被引量：7
- 2009年
- 激光喷丸(LSP)是一种先进的材料表面强化工艺,能有效提高零件的机械性能及其使用寿命。建立了以有限元软件ABAQUS和MSC.Fatigue为平台,面向抗疲劳制造的激光喷丸工艺有限元分析模型。结果表明激光喷丸可以有效抑制疲劳裂纹扩展,延长疲劳寿命,喷丸次数的增加在一定程度上增大残余应力及疲劳寿命。残余应力抑制疲劳裂纹扩展的原因归结为最终断裂尺寸的增大以及裂纹扩展速度的减小。研究结果为LSP抗疲劳效果的预测提供了有效的方法,对于优化工艺参数,减少试验次数,降低成本具有指导意义。
- 赵建飞周建忠黄舒蒋素琴樊玉杰
- 关键词：激光喷丸数值模拟
- 金属板料受控激光喷丸强化的残余应力场分析被引量：3
- 2007年
- 在分析受控激光喷丸强化机理的基础上,通过激光喷丸强化力学效应的物理模型和残余应力的弹塑性模型,分析了激光喷丸强化诱导残余应力的特点,研究了残余应力大小和深度与激光喷丸工艺参数的关系。通过调整激光参数及工艺条件以控制残余应力场的分布,并根据残余应力场的分布判断激光喷丸强化效果,保证了受控激光喷丸强化后工件的疲劳寿命获得较大幅度的提高。
- 黄舒周建忠陈毅彬孙月庆
- 关键词：金属板料残余应力工艺参数
- 激光微喷丸强化纯铜表面的纳米压痕分析被引量：3
- 2011年
- 采用纳米压痕技术对纯铜试样进行了力学性能测试,包括纳米硬度和弹性模量。结果表明,激光微喷丸强化区域的纳米硬度和弹性模量比未喷丸区域高,最高值分别是未喷丸区域的4.21倍和2.39倍。探讨了喷丸区域的纳米硬度和弹性模量的变化规律,分析了主要影响因素和强化机理。通过纳米压痕技术对材料表面力学性能的合理表征,为激光微喷丸强化过程中的工艺参数选择和表面质量的有效控制提供理论指导。
- 樊玉杰周建忠黄舒范金荣王呈栋王维卫登辉朱伟高彬
- 关键词：激光技术弹性模量纳米压痕技术
- GH2036高温合金激光冲击强化后的残余应力被引量：5
- 2009年
- 采用X射线衍射仪和材料试验机对激光冲击强化GH2036高温铁基合金的残余应力进行了研究。结果表明,激光诱导GH2036高温铁基合金的残余应力值和残余压应力层的深度随激光功率密度的增加而增加。激光强化件形成的残余应力在高温回火后有所松弛,但仍然保持较高的残余应力水平,一次回火后表面残余应力在-170MPa,二次回火后残余应力仍然保持在-135MPa。激光冲击强化件的疲劳寿命比未强化件的提高2.36倍以上。
- 张兴权何广德饶思贤
- 关键词：激光冲击强化残余应力回火
- 6061-T6铝合金紧凑拉伸试样激光喷丸强化后的疲劳裂纹扩展性能研究被引量：16
- 2011年
- 采用波长为1064 nm,脉冲宽度20 ns的YLSS-D25A/M型激光器,按预定轨迹对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)疲劳试样进行大面积光斑搭接的双面激光喷丸强化(LSP)处理,研究了喷丸强化前后试样中残余应力的分布情况,讨论了激光喷丸处理对含预制裂纹CT样疲劳裂纹扩展速率的减缓程度,分析了激光喷丸后试样的疲劳断口特征。结果表明,激光喷丸强化诱导的残余压应力场能有效地降低疲劳裂纹扩展速率,疲劳寿命提高64.4%,观察试样激光喷丸后疲劳断口的宏微观形貌,发现在疲劳裂纹扩展区,张应力轴与裂纹平面垂直,正断面上出现明显的疲劳辉纹,疲劳辉纹间距随着裂纹的扩展而逐渐增大。
- 周建忠王呈栋黄舒杨小东徐增闯杨晶朱伟
- 关键词：激光技术残余应力裂纹扩展速率疲劳断口
- 基于Taguchi方法的激光喷丸强化工艺参量的优化研究被引量：3
- 2008年
- 为了对激光喷丸强化的工艺参量进行全面评估,通过改变激光能量(A)、脉冲宽度(B)和光斑直径(C),对12mm厚的6061-T6铝合金板料进行模拟实验研究,旨在评价激光工艺参量对喷丸后残余应力的影响及彼此之间的交互作用。在Taguchi方法指导的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件进行实验模拟,并运用MINITAB软件对数值模拟结果进行统计分析。结果表明,3个激光工艺参量对残余压应力都有着显著的影响,按照对残余压应力影响程度的大小进行排序,依次为光斑直径、脉冲宽度和激光能量。最佳的参量水平组合为A3B3C2,对应的表面残余应力大小为125MPa。
- 孙月庆周建忠梁庆磊陈毅彬黄舒
- 关键词：激光技术残余压应力
- 激光喷丸强化铝合金疲劳特性的数字化分析被引量：19
- 2008年
- 激光喷丸强化(LSP)是一种基于冲击波力效应的非传统抗疲劳制造技术,目前关于激光喷丸强化的研究大多集中在机制和实验上。由于激光冲击过程是一个复杂的热力耦合过程,涉及的因素较多,实验方法难于全面理解各种参数对激光喷丸效果的关联影响。介绍了典型的激光喷丸强化过程的数字化分析方法,以有限元分析工具ABAQUS和MSC.Fatigue为平台,通过编制激光冲击波加载模块,解决了数据流传递中的接口问题。以2024-T3航空铝合金试样为例,对激光喷丸强化过程中激光冲击波的传播、残余应力大小以及疲劳特性行为等进行了数值分析,并对激光喷丸强化的疲劳寿命进行了预测,建立起了激光冲击波压力-残余应力-疲劳寿命之间的数字化分析方法,实现了激光喷丸过程和喷丸效果评价的可视化。
- 周建忠黄舒赵建飞蒋素琴朱银波杨建风
- 关键词：激光技术喷丸强化数值模拟残余应力
- 激光喷丸强化6061-T6铝合金板料的表面完整性研究被引量：13
- 2007年
- 采用数值模拟和实验相结合的方法研究了6061-T6航空铝合金板料经激光喷丸强化后表面形貌、表面粗糙度、表面硬度、残余应力、表面显微组织结构等表面完整性的变化。结果表明:激光喷丸后,试样表面喷丸区域的粗糙度降低;激光喷丸过程中冲击波诱导表面显微组织发生变化,位错密度增加,从而使得硬度增加,表面抗塑性变形能力得到提高;受喷板料正反两面均呈现残余压应力分布,最大残余应力值位于喷丸区域表面,厚度方向残余压应力随深度增加而逐渐减小。数值模拟得到的表面微凹坑截面轮廓及残余应力分布与实验结果相一致,表明可以用数值模拟方法对表面完整性进行预测,为激光喷丸过程参数优化和表面质量有效控制提供依据。
- 黄舒周建忠孙月庆陈毅彬蒋素琴
- 关键词：激光冲击强化残余应力数值模拟
- 激光喷丸强化对调质40Cr钢组织及耐磨性的影响被引量：12
- 2011年
- 利用短脉冲强激光对40Cr调质钢表面进行了激光喷丸强化处理。激光冲击强化参数为激光波长1.054μm,脉冲时间为23 ns,光斑直径为8 mm,功率为20～24 J。选用水为约束层,墨漆为吸收激光能量的涂层。通过测试研究了喷丸强化后材料的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,激光喷丸能够细化表层的微观组织;材料强化后表面显微硬度值能提高30%,并沿深度方向逐渐减小;经过滑动磨损后,未强化处理的试样的累计磨损失重是冲击处理试样1.4倍,强化层磨损机理以磨粒磨损和粘结磨损为主。
- 张兴权何广德汪世益戚晓利邓克
- 关键词：激光喷丸显微组织磨损
- AZ31B镁合金激光喷丸后的形变强化及疲劳断口分析被引量：22
- 2011年
- 对AZ31B镁合金中心缺口试样进行激光喷丸强化(LSP)处理,并进行拉-拉疲劳试验。通过研究激光喷丸前后表面完整性的变化规律,发现喷丸后AZ31B试样以滑移和孪生两种方式产生塑性变形,表面及深度方向显微硬度较基体提高50%左右,喷丸区表面残余压应力值达到-126.29MPa,晶粒内部出现大量滑移线和孪晶,晶粒明显细化。通过测量加载点轴向载荷和轴向位移分析了激光喷丸前后的疲劳性能,并比较激光喷丸前后疲劳断口形貌特征,发现喷丸后试样表面没有产生明显的疲劳裂纹源,残余压应力使裂纹尖端的实际应力强度因子降低,提高了疲劳裂纹萌生和扩展抗力,疲劳裂纹扩展路径较未处理试样更为曲折,最终断裂区韧窝尺寸比未喷丸件更大更深,表明激光喷丸后试样的塑性有所提升。
- 黄舒周建忠蒋素琴盛杰徐增闯阮鸿雁
- 关键词：激光技术镁合金残余压应力疲劳断口
