【正文】 常見激光沖擊工藝激光沖擊工藝是一個(gè)復(fù)雜的過程，高壓高應(yīng)變下物態(tài)方程等眾多學(xué)科領(lǐng)域。張等人發(fā)現(xiàn)分別采用黑漆和水作為吸收層和約束層會(huì)起到更好的沖擊效果。在約束模式下沖擊波峰壓達(dá)到10GPa, 激光沖擊波的脈寬提高到激光脈沖寬度的23倍。張等人采用改進(jìn)的黑漆涂層進(jìn)行激光連續(xù)沖擊，發(fā)現(xiàn)其防護(hù)效果和抗剝離能力效果明顯。激光沖擊強(qiáng)化后的塑性變形層深度、表面殘余壓應(yīng)力均與激光脈寬有關(guān)，采用較大的激光脈沖寬度可獲得較好的強(qiáng)化效果。 激光參數(shù)A 激光功率密度Fabbro 等人提出了沖擊波峰值壓力與激光功率密度之間的關(guān)系其中，Z=1/（Z1+Z2）式中：A—常量；Z1，Z2—材料和約束層的沖擊波阻抗，I—激光功能功率密度。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)激光沖級(jí)強(qiáng)化后的焊縫在一周后未見腐蝕，而未經(jīng)強(qiáng)化的焊縫24小時(shí)后即出現(xiàn)嚴(yán)沖的腐蝕。這些焊接接頭的強(qiáng)化是因?yàn)榧す鉀_擊使材料內(nèi)部產(chǎn)生了高密度的位錯(cuò)。（3）激光沖擊處理對(duì)材料表面硬度的影響激光沖擊處理提高金屬表面的硬度是其強(qiáng)化作用的令一個(gè)重要方面。在循環(huán)過程中，發(fā)生了殘余壓應(yīng)力松弛，使k重新增大，裂紋擴(kuò)展速率加大，最終導(dǎo)致斷裂。表面和內(nèi)部行成“細(xì)觀屈服區(qū)”的極限應(yīng)力是不同的。由于沖擊波與材料相互作用，微觀上改變了材料內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)的分布；宏觀上表現(xiàn)為材料力學(xué)性能的改變。沖擊原理簡(jiǎn)化流程圖高功率激光→待處理表面→透明約束層→（）→沖擊波→ 激光沖擊強(qiáng)化的特點(diǎn) 1)LSP能形成深度更深且數(shù)值更大的殘余壓應(yīng)力影響層，通過LSP獲得的殘余壓應(yīng)力影響層可達(dá)1～2mm，是噴丸的5～10倍；2)LSP所用的激光參數(shù)和作用區(qū)域可以精確控制，參數(shù)也具有可重復(fù)性，可以在同一地方通過累積的形式多次強(qiáng)化，因而殘余壓應(yīng)力的大小和強(qiáng)化層的深度精確可控；3)由于激光的可達(dá)性好，光斑大小可調(diào)，且能精確控制和定位，LSP技術(shù)能夠處理一些傳統(tǒng)工藝不能處理的部位。機(jī)械噴丸成形時(shí), 每個(gè)金屬?gòu)椡瓒家愿咚僮矒艚饘侔寮谋砻? 使受噴表面的金屬圍繞每個(gè)彈丸向四周延伸, 金屬的延伸超過材料的屈服極限, 產(chǎn)生塑性變形, 形成壓抗, 從而引起受噴表層的面積加大, 但表層材料的延伸又為內(nèi)層金屬所牽制, 因而在板件內(nèi)部產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力, 內(nèi)應(yīng)力平衡的結(jié)果使板件發(fā)生雙向彎曲變形, 從而使板料成形。由下表可見, 加套擠壓孔的疲勞壽命比直接芯棒擠壓約高20 % , 而出口端的孔邊凸臺(tái)高度僅為直接擠壓的37 % , 加套擠壓效果明顯優(yōu)于直接芯棒擠壓。直接芯棒擠壓(圖a ) , 可以是拉擠, 也可是壓擠, 二者作用相同, 只是加力方式不同?？椎闹車鸀楦邞?yīng)力集中區(qū), 是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂源。近年來，隨著高能粒子束的發(fā)展，出現(xiàn)了激光沖擊強(qiáng)化和離子注入表面處理等技術(shù)，并且已經(jīng)發(fā)展成為抗疲勞斷裂制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。保障關(guān)鍵零部件的壽命與可靠性，避免疲勞裂紋引發(fā)的失效發(fā)生，已成為關(guān)鍵零部件修復(fù)和延壽工程中的核心科學(xué)問題之一。隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，延長(zhǎng)各種類型產(chǎn)品的服務(wù)壽命，以避免突然被破壞所帶來災(zāi)難的需要越來與迫切。貝爾提出表面工程的概念。 Fatigue life；Numerical simulation。研究過程為：首先以abaqus軟件為平臺(tái)，制定了小孔強(qiáng)化數(shù)值模擬總體思路，通過對(duì)激光沖擊工藝參數(shù)進(jìn)行理論分析，提出激光沖擊參數(shù)的優(yōu)化區(qū)域，以功率密度，脈沖寬度，光斑直徑，沖擊次數(shù)為研究對(duì)象，系統(tǒng)分析在其單獨(dú)改變時(shí)對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響。安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文激光沖擊對(duì)小孔疲勞壽命的影響Effect of laser shock processing on fatigue life of fastener hole學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院姓名 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)日期 指導(dǎo)教師 摘 要，對(duì)材料進(jìn)行表面改性或延壽。通過實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬分析研究了不同激光沖擊下小孔區(qū)域的殘余應(yīng)力場(chǎng)及其疲勞性能，并對(duì)疲勞斷口進(jìn)行了相應(yīng)分析。關(guān)鍵詞：激光沖擊處理，疲勞壽命，數(shù)值模擬，殘余應(yīng)力場(chǎng)，疲勞斷口，鋁合金小孔 ABSTRACTLaser shock modification and lifeextending technology is the use of the laser beam highly concentrated in the direction and energy as a tool for surface modification or extension of the material. The technology make the prehensive use of modern physics. Chemistry. Computer. Materials manufacturing technology and other aspects of Results or it has a significant impact on ponent manufacturing.Aluminum alloy holes are the typical locations of stress concentration which easily generate fatigue cracks under cyclic loading and yield fatigue this text use the laser shock peening the parative better process of LSP before holedrilling was adopted to study the residual stress field of fastener holes at different parameters and its fatigue property by the methods of experiments and simulations,and fatigue fracture were analyzed.The research process is as following:based on the FEM code ABAQUS,the general idea of Numerical simulation to strengthen holes was the LSP parameters was analyzed,and then presented the optimizing region of LSP ,selected the power density,pulse width,spot diameter and shot numbers as the research object,without considering the interaction between the shock parameters,the effect of laser shock parameters on the residual stress field were studied.Then observating the fatigue fracture indicated the strength of antifatigue ,through the simulation we can study the residual stress field of specimens before and after holedrilling and the fatigue properties of specimens before and after we can get the point of the effect of treatment on the fatigue life of spot overlappingKEY WORDS:Laser shock processing。 Aluminum alloy 第一章 緒 論 前言 20世紀(jì)80年代英格蘭伯明翰大學(xué)教授湯姆”這一論述十分精辟，表面技術(shù)和效益之間的關(guān)系，以及表面工程的科學(xué)意義。這些災(zāi)難性事件大多是由表面裂紋或穿透裂紋擴(kuò)展引起的。這些在很大程度上都限制了鋁合金的使用范圍。 冷擠壓技術(shù)飛機(jī)絕大多數(shù)構(gòu)件是通過在孔中安裝緊固件而裝配在一起的。冷擠壓強(qiáng)化有直接芯棒擠壓和加套擠壓兩種方法。 啟動(dòng)拉槍后, 活塞回收, 芯棒穿過襯套, 通過襯套間接擠壓孔壁。機(jī)械噴丸成形的基本原理是利用高速?gòu)椓髯矒艚饘侔寮砻? 使受噴表面的表層材料產(chǎn)生塑性變形, 導(dǎo)致殘余應(yīng)力, 逐步使整體達(dá)到外形曲率要求的一種成形方法。這兩種因素的共同作用, 提高了金屬材料抗疲勞斷裂的性能。疲勞壽命包括裂紋萌生壽命和裂紋擴(kuò)展壽命兩部分, 這兩部分壽命在總壽命中不僅與材料成分、組織、性能有關(guān), 而且與沖擊參數(shù)有關(guān)。當(dāng)試件表層存在殘余壓力時(shí)，可以從兩方面來考慮殘余應(yīng)力的作用：一方面，在材料表面，殘余壓應(yīng)力的存在起到了降低平均應(yīng)力的作用，抵消了部分載荷應(yīng)力，起到直接的強(qiáng)化的作用；另一方