激光冲击调整5B05铝合金残余应力状态的模拟仿真

开展了激光冲击波调整表面残余应力(主应力)状态的模拟仿真与实验研究。以ABAQUS为平台,建立了激光冲击5B05铝合金的有限元分析模型,研究了激光冲击参数对5B05铝合金激光冲击处理残余应力场的影响。模拟结果表明:随着冲击次数的增加,表层残余压应力逐渐增大,当冲击次数为3次时,增加并不明显,说明表面峰值残余压应力趋于饱和;在冲击压力一定的条件下,表面残余应力随光斑直径增大而增大,半径增加至一定程度后表面峰值残余压应力增幅会达到最小,基本保持不变。通过实验与模拟结果对比发现,尽管实验值与模拟结果存在一定的误差,但总体趋势一致,说明建立有限元模拟模型结构有效可行。     

脉冲激光打孔声波产生机理研究

为了研究激光打孔过程中声波信号产生机理。利用电容传声器、PVDF传感器分别测量了激光打孔过程中的声波型号与冲击波信号,比较并分析了氧气为辅助气体、无辅助气体时声波信号的异同。研究结果表明:激光作用于孔内材料诱导产生的等离子体冲击波是激光打孔过程中产生声波的主要原因;辅助气体不是产生声波信号的必要条件;氧气作为辅助气时起到两方面作用:一方面,气流的物理作用减弱材料蒸汽和等离子对激光的屏蔽效应,维持较为连续的声波信号输出;另一方面,氧气的化学作用会增强材料蒸汽和等离子的屏蔽效应。氧气的物理作用与化学作用交替进行产生了不连续的声波信号。     

激光诱导2024铝合金表面动态应变检测

采用PVDF贴片传感器对脉冲激光作用下2024铝合金表面的动态应变进行了测量,分析了动态应变曲线的特性。结果表明,PVDF贴片传感器在动态应变测量中动态响应快,灵敏度高,可有效应用于脉冲激光诱导材料表面动态应变的实时测量。脉冲激光作用过程中,2024铝合金冲击光斑周围材料先受挤压,后压应变减小。脉冲激光作用结束后,2024铝合金冲击光斑周围材料表面粒子在卸载稀疏波和表面稀疏波的作用下不断往复运动,冲击光斑周围材料甚至受到了拉应变的作用。最后随着时间的推移,材料表面粒子的动态响应经反复震荡后逐渐衰弱形成最终的稳定状态。     

基于脉冲激光离散划痕技术的涂层表面动态应变实验研究

脉冲激光离散划痕过程中,激光冲击波动态加载及界面破坏在瞬间完成。其所包含的脱粘、裂纹扩展、翘曲、断裂和剥落往往无法分辨。为了准确判断涂层失效的临界点,提出一种利用应变诊析膜基系统失效临界点的方法。利用双面胶作为粘结剂,2024铝合金为基体,304不锈钢箔为涂层构建膜基系统理论模型,采用PVDF贴片传感器技术研究了脉冲激光作用下不同理论模型涂层表面的动态应变。结果表明:脉冲激光作用下,涂层表面的动态应变不断往复变化,最终趋于平衡,整个过程在微秒量级的时间内完成。同时,涂层表面的动态响应与膜基系统界面结合状况有关,膜基系统结合完好时,涂层表面的动态响应时间长,得到的最终应变量小。膜基系统全完脱粘时,涂层表面的动态响应时间短,最终应变量大,膜基系统刚开始脱粘的试样介于两者之间。