不同典型結(jié)構(gòu)激光沖擊強(qiáng)化的疲勞差異性研究

摘要：激光沖擊強(qiáng)化不同典型結(jié)構(gòu)對(duì)各結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響均有所差異,本文基于ABAQUS模擬典型結(jié)構(gòu)小孔φ2.6、圓角R3和圓棒(小徑φ20)的激光沖擊強(qiáng)化過程,并提取出各路徑的殘余應(yīng)力分布(峰值壓力分別為4、5、6、8GPa),同時(shí)對(duì)各典型結(jié)構(gòu)TC4-DT鈦合金雙聯(lián)試樣進(jìn)行激光沖擊與疲勞拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明:在應(yīng)力水平385MPa、應(yīng)力比R=0.1下,經(jīng)激光沖擊的圓角與小孔的疲勞增益均較大,且圓角最大疲勞增益為238.4%(功率密度為12.75GW/cm^2),小孔疲勞增益為243.3%(功率密度為22.67GW/cm^2)。圓棒結(jié)構(gòu)在應(yīng)力水平600MPa下的疲勞負(fù)增益均較大(功率密度22.67GW/cm^2時(shí)的疲勞增益減小至-94.1%)。經(jīng)激光沖擊強(qiáng)化的圓角根部、圓角邊緣處及小孔孔角殘留較大的殘余壓應(yīng)力,使該典型構(gòu)件的應(yīng)力集中處的疲勞壽命得到顯著提升,但圓棒內(nèi)部殘留的殘余拉應(yīng)力使其在拉伸載荷下極易出現(xiàn)疲勞裂紋。對(duì)于圓棒等旋轉(zhuǎn)體而言,激光沖擊雖然提高了表面疲勞性能,但在拉伸載荷下容易疲勞斷裂。該研究對(duì)各典型結(jié)構(gòu)的激光沖擊強(qiáng)化具有指導(dǎo)意義。