国家自然科学基金(51075193)
- 作品数：13 被引量：32H指数：4
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- 相关机构：江苏大学成都飞机设计研究所成都飞机工业集团更多>>
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- 相关领域：金属学及工艺电子电信更多>>
- 激光冲击强化对钛合金棒件疲劳寿命的影响被引量：3
- 2017年
- 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。
- 姜银方彭涛涛虞文军冯文龙赵勇万全红
- 关键词：激光冲击强化残余应力有限元分析TC4-DT
- 中空激光冲击金属板料变形的数值模拟被引量：5
- 2012年
- 为了研究中空激光参量对金属板料变形的影响,采用数值仿真的方法,选用不同的中空激光参量对3003铝合金板料进行了冲击成形数值模拟,分析了板料变形的动态响应过程以及成形规律。结果表明,中空激光加载后,板料获得初速度,光斑区域的速度逐渐减少,区域外的速度逐渐增加,带动整个板材的运动;与实心激光冲击板料变形比较,板料底部变形区较为平坦,变形比较均匀,提高了板料的成形性和成形极限。该研究通过选择不同的中空激光参量获得板料的成形规律,为中空激光冲击成形技术提供了依据。
- 汪建敏周群立姜银方张梦蕾程科升万里赵龑
- 关键词：激光技术金属板料数值模拟
- 不同典型结构激光冲击强化的疲劳差异性研究被引量：1
- 2019年
- 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、8GPa),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385MPa、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12.75GW/cm^2),小孔疲劳增益为243.3%(功率密度为22.67GW/cm^2)。圆棒结构在应力水平600MPa下的疲劳负增益均较大(功率密度22.67GW/cm^2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。
- 姜银方孟李林
- 关键词：典型结构激光冲击强化残余应力场
- 应力水平对激光冲击强化圆角疲劳寿命的影响被引量：1
- 2018年
- 为了研究不同应力水平(疲劳试验过程中应力最大值)下,激光冲击强化对圆角结构疲劳寿命的影响,对半径为3mm的TC4-DT钛合金圆角试样进行了激光冲击试验,接着对试样进行拉-拉疲劳试验,在疲劳试验过程中采用的两种应力水平分别为385MPa和423MPa,应力比r=0.1,并通过扫描电子显微镜对疲劳断口进行分析。结果表明,激光冲击强化后,疲劳源从圆角表面向内部移动,且疲劳辉纹宽度减小,圆角结构疲劳寿命得到提高;当应力水平从385MPa增大至423MPa时,圆角疲劳寿命增益由246.2%减小至111.8%;激光冲击强化后,圆角结构表面形成一定深度的参与压应力,疲劳性能得到提高;但随着应力水平增大,激光冲击强化对圆角结构疲劳寿命的增益减小。该结果为针对薄弱区域强化而抑制疲劳裂纹萌生的研究具有指导意义。
- 姜银方季彬赵勇华程孟李林彭涛涛
- 关键词：激光技术应力水平
- 制孔工艺对激光强化前后小孔疲劳寿命的影响被引量：2
- 2015年
- 在交变载荷作用下,小孔构件易产生疲劳裂纹,零件的使用寿命因此降低。为了研究制孔工艺对激光冲击强化前后小孔疲劳寿命的影响,文中选用材料为铝合金7050-T7451的双联试样进行激光强化试验,并使用不同的制孔工艺开孔,随后进行拉伸试验,试验后观察断口的疲劳源位置、孔壁质量,并测量孔壁粗糙度。试验研究表明,对于未进行激光冲击强化的试件,不同的制孔工艺对小孔件寿命无明显影响;对于激光冲击强化后的试件,使用不同的制孔工艺对小孔件寿命差异较大;因此在激光强化前后,制孔工艺对小孔件的疲劳寿命影响是不同的。
- 姜银方潘禹李娟甘学东赵勇万全红
- 关键词：激光强化表面加工质量
- 应力水平下的激光冲击小孔构件疲劳扩展研究被引量：4
- 2017年
- 激光冲击强化可以降低小孔构件裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。疲劳扩展是疲劳寿命的主要组成部分,不同的应力水平会影响疲劳扩展,其对未强化试样和强化试样的影响是不同的。为此通过激光冲击强化TC4-DT钛合金双联小孔试样,然后进行疲劳试验,研究应力水平下的激光冲击小孔构件疲劳扩展。研究结果表明:应力水平提高会导致疲劳条带宽度增大,同时强化端同比增大尺寸大于未强化端,未强化端(I_0)和强化端疲劳条带宽度(I_1)差值(I_0-I_1)与未冲击端疲劳条带宽度(I_0)的比值也有降低的趋势。因此,增大应力水平会增大疲劳条带宽度,应力水平的变化对激光冲击强化后试样的疲劳扩展影响更大,应力水平增大降低激光冲击强化疲劳寿命增益;在激光冲击强化参数一定时,应该规定适用的应力水平范围。
- 姜银方冯文龙彭涛涛李振姜文帆
- 关键词：激光冲击强化应力水平
- 激光喷丸范围对小孔构件残余应力场的影响被引量：8
- 2014年
- 为了研究不同激光喷丸范围下7050-T7451铝合金小孔构件残余应力场的变化规律,采用ABAQUS有限元分析软件对激光喷丸过程进行理论分析和数值仿真,分析了材料激光喷丸后表面及孔壁的残余应力分布。结果表明,随着喷丸范围的增大,表面残余压应力范围增大,冲击区域外围的残余拉应力由52MPa变为344MPa;孔壁的应力分布随喷丸范围的增加而变差,中间最差应力由压应力38MPa变为拉应力49MPa;在一定的喷丸范围内,激光喷丸范围的增加使表面压应力范围变大而使孔壁应力分布变差。对于激光喷丸强化小孔构件,应控制喷丸范围,兼顾板料表面及小孔孔壁的残余应力分布,以提高小孔构件的抗疲劳性能。
- 姜银方丁报程志军李娟潘禹金华王春辉
- 关键词：激光技术残余应力
- 单面激光冲击孔壁残余应力与疲劳失效被引量：2
- 2014年
- 孔结构往往会造成零件上的应力集中,降低零件的疲劳寿命,激光冲击强化能够有效地缓解这一问题。在试验研究中发现采用高峰值压力对试件进行激光冲击强化后,试件的疲劳寿命反而降低,同时断口上的疲劳源也随之发生内移,这很可能是因为高峰值压力在孔壁内产生较大的残余拉应力而降低了小孔件的疲劳寿命。为此采用ABAQUS软件,针对不同峰值压力、载荷脉宽对7050-T7451小孔件孔壁上应力分布的影响进行研究。研究结果表明:峰值压力的提高在增大压应力层深度的同时也会增大带孔件孔壁上的拉应力,同时残余拉应力所在位置也随之发生内移;当峰值压力不同时,载荷脉宽对孔壁上应力分布的影响也会随之改变。
- 姜银方程志军丁报潘禹李娟金华王春辉
- 关键词：激光冲击强化残余应力
- 中空激光加载下板料位移和厚度分析
- 2014年
- 采用数值仿真的方法,研究了中空激光加载下板料成形过程中位移和厚度参量的变化过程,通过试验对中空激光冲击成形后板料的位移和厚度进行了测量,并与实心激光下板料的位移和厚度进行了对比。结果表明,加载区域内板料首先获得速度产生位移并向外扩展,带动中心板料快速成形并产生最大位移;厚度减薄首先发生于加载区域边界并向外扩展,板料中心和加载区域内板料快速减薄。中空激光冲击成形后板料的截面轮廓呈高斯曲线分布,板料中心区域减薄最多,其次是加载区域,其变形均匀性优于实心激光冲击下的板料变形。研究工作对提高激光冲击成形性能具有重要意义。
- 姜银方王春辉李路娜姜文凡金华程志军丁报
- 关键词：激光冲击成形数值仿真
- 激光冲击范围对小孔构件疲劳性能的影响
- 2016年
- 激光冲击强化能够有效地提高孔结构零件的疲劳寿命。试验中采用较大的冲击区域范围对试样进行激光冲击强化后,发现试样的疲劳寿命降低甚至出现负增益。为此采用有限元分析和试验的方法,研究单面激光冲击范围对铝合金小孔件残余应力场以及疲劳寿命的影响。研究结果表明:激光冲击范围的增大,导致试样沿孔壁方向的应力分布变差,并且残余压应力影响层的深度降低;同时对疲劳拉伸后试样的断口观察发现,随着冲击范围的增大,疲劳裂纹源的位置也随之发生内移。因此对于小孔构件的激光冲击强化,应严格控制激光冲击范围以提高小孔构件的抗疲劳性能。
- 姜银方李振冯文龙彭涛涛
- 关键词：激光冲击强化残余应力
