AZ31鎂合金激光沖擊強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)及其有限元模擬
Experiment and finite element simulation of AZ31 magnesium alloy by laser shock peening

1.78萬字 43頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


目錄
第一章 緒論 1
1.1 鎂及鎂合金 1
1.1.1鎂及鎂合金的簡述 1
1.1.2鎂及鎂合金的應(yīng)用 1
1.2 激光與激光加工技術(shù) 3
1.3 有限元模擬簡介 4
1.3.1有限元分析的發(fā)展 4
1.3.2有限元分析的應(yīng)用 6
1.4 ABAQUS的應(yīng)用與發(fā)展 8
1.4.1 ABAQUS簡介 8
1.4.2 ABAQUS的應(yīng)用和發(fā)展 9
1.5 本文主要研究內(nèi)容 10
第二章 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法 11
2.1 實(shí)驗(yàn)材料 11
2.1.1 靶材材料 11
2.1.2 約束層和吸收層材料 11
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法 11
2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器 11
2.2.2 激光沖擊強(qiáng)化原理 12
2.2.3 實(shí)驗(yàn)方案 13
2.2.4 試驗(yàn)方法 14
第三章 模擬結(jié)果與分析 15
3.1 ABAQUS簡介與分析過程建立 15
3.1.1 ABAQUS的模塊和應(yīng)用 15
3.1.2 有限元模塊的分析和選擇 15
3.1.3 材料的本構(gòu)模型 16
3.1.4 網(wǎng)格的劃分 17
3.1.5 邊界定義和沖擊波的加載 17
3.2 單點(diǎn)激光沖擊強(qiáng)化殘余應(yīng)力分布 19
3.2.1 殘余應(yīng)力與強(qiáng)化深度分布 19
3.2.2 單點(diǎn)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果對比 20
3.2.3 沖擊次數(shù)對表面殘余應(yīng)力的影響 21
3.3 激光沖擊區(qū)域強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果 22
3.3.1 無孔激光沖擊區(qū)域強(qiáng)化結(jié)果 22
3.3.2 中心孔激光沖擊區(qū)域強(qiáng)化 26

3.4 區(qū)域強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果對比 30
3.5 無孔區(qū)域強(qiáng)化與中心孔強(qiáng)化結(jié)果對比 31
3.6 小結(jié) 32
結(jié)論 33
展望 34
致謝 35
參考文獻(xiàn) 36



摘要 鎂是地球上儲量最豐富的元素之一。近年來，鎂合金的研究應(yīng)用已經(jīng)取得重要的進(jìn)展，鎂合金具有比強(qiáng)度、比剛度高及綜合力學(xué)性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)，是繼鋼鐵、鋁之后又一種重要的結(jié)構(gòu)材料。盡管鎂的工業(yè)化生產(chǎn)只有半個(gè)世紀(jì)的歷史，但鎂已廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、化工及兵器工業(yè)等領(lǐng)域。由于鎂合金冷加工非常困難，塑性成形是鎂合金零件生產(chǎn)的主要途徑，因而鎂合金加工工藝的研究發(fā)展?fàn)顩r反映著一個(gè)國家鎂合金的應(yīng)用水平。激光加工技術(shù)在上世紀(jì)激光問世不久就受到人們的重視，經(jīng)過40多年的發(fā)展，至今已成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。激光加工具有高精度，自動化，易控制，熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)將激光加工技術(shù)與AZ31鎂合金材料結(jié)合，對AZ31鎂合金進(jìn)行激光沖擊成形及激光沖擊強(qiáng)化，并對AZ31鎂合金組織和性能進(jìn)行探討研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下：
1．激光沖擊強(qiáng)化能夠在材料表面產(chǎn)生均勻的殘余壓應(yīng)力，提高材料的強(qiáng)度，耐腐蝕性，實(shí)現(xiàn)金屬板材的強(qiáng)化。
2．對單點(diǎn)強(qiáng)化下試樣沖擊表面和厚度方向的殘余應(yīng)力以及多次沖擊后的分布情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著峰值壓力和沖擊次數(shù)的增加，殘余壓應(yīng)力值是增加的，但會趨于一個(gè)飽和值，同時(shí)沖擊的深度也是不斷加深的。
3．分析了無孔區(qū)域強(qiáng)化和帶中心孔區(qū)域強(qiáng)化兩種方案下，試樣沖擊表面，沖擊背面以及厚度方向在不同峰值壓力下的殘余應(yīng)力分布。
4．有限元模擬分析得出相同峰值壓力下，帶中心孔的區(qū)域強(qiáng)化試樣的孔邊緣效應(yīng)對于殘余應(yīng)力值和殘余壓應(yīng)力層深度均有較大的影響。



關(guān)鍵詞:鎂合金；激光沖擊；殘余壓應(yīng)力；有限元模擬