金属板料激光喷丸与机械喷丸强化的应力场数值研究

摘要

在分析激光喷丸和机械喷丸强化机理的基础上,以有限元软件ABAQUS/CAE为平台,建立了激光喷丸强化模型和机械喷丸强化的有限元模型.解决了激光喷丸强化中激光冲击波转换加载的方法;对于机械喷丸强化,解决了弹丸与板料间的装配模型.数值模拟分析了激光单点喷丸板料后,材料厚度方向的残余应力分布,以及激光多点、多排喷丸板料后材料厚度方向的残余应力分布.对于机械喷丸强化,分析了单个弹丸高速撞击板料和多个受控弹丸撞击板料后残余应力分布场情况.通过分析比较这两种方法在板料中产生的残余应力大小、残余应力深度以及表面形貌的优劣,得到的结论是,激光喷丸强化提高材料使用寿命的效果明显优于传统的机械喷丸强化技术,激光喷丸有望替代传统机械喷丸技术在材料表面改性强化中获得广泛应用.