不同典型结构激光冲击强化的疲劳差异性研究

摘要：

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 φ2.6、圆角R3和圆棒(小径 φ20)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.

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

所属期刊栏目：49

分类号：TN249(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金项目51075193

在线出版日期：2019-11-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1179-1184