AZ31鎂合金激光沖擊強化實驗及其有限元模擬
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鎂及鎂合金的應用 1
1.2 激光與激光加工技術 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有限元分析的應用 6
1.4 ABAQUS的應用與發(fā)展 8
1.4.1 ABAQUS簡介 8
1.4.2 ABAQUS的應用和發(fā)展 9
1.5 本文主要研究內容 10
第二章 實驗材料及研究方法 11
2.1 實驗材料 11
2.1.1 靶材材料 11
2.1.2 約束層和吸收層材料 11
2.2 實驗設備及實驗方法 11
2.2.1 實驗儀器 11
2.2.2 激光沖擊強化原理 12
2.2.3 實驗方案 13
2.2.4 試驗方法 14
第三章 模擬結果與分析 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 材料的本構模型 16
3.1.4 網格的劃分 17
3.1.5 邊界定義和沖擊波的加載 17
3.2 單點激光沖擊強化殘余應力分布 19
3.2.1 殘余應力與強化深度分布 19
3.2.2 單點強化實驗與模擬結果對比 20
3.2.3 沖擊次數(shù)對表面殘余應力的影響 21
3.3 激光沖擊區(qū)域強化實驗與模擬結果 22
3.3.1 無孔激光沖擊區(qū)域強化結果 22
3.3.2 中心孔激光沖擊區(qū)域強化 26

3.4 區(qū)域強化實驗與模擬結果對比 30
3.5 無孔區(qū)域強化與中心孔強化結果對比 31
3.6 小結 32
結論 33
展望 34
致謝 35
參考文獻 36



摘要 鎂是地球上儲量最豐富的元素之一。近年來，鎂合金的研究應用已經取得重要的進展，鎂合金具有比強度、比剛度高及綜合力學性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點，是繼鋼鐵、鋁之后又一種重要的結構材料。盡管鎂的工業(yè)化生產只有半個世紀的歷史，但鎂已廣泛應用于航空航天、船舶、化工及兵器工業(yè)等領域。由于鎂合金冷加工非常困難，塑性成形是鎂合金零件生產的主要途徑，因而鎂合金加工工藝的研究發(fā)展狀況反映著一個國家鎂合金的應用水平。激光加工技術在上世紀激光問世不久就受到人們的重視，經過40多年的發(fā)展，至今已成為先進制造技術的重要組成部分。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。實驗將激光加工技術與AZ31鎂合金材料結合，對AZ31鎂合金進行激光沖擊成形及激光沖擊強化，并對AZ31鎂合金組織和性能進行探討研究。實驗結果總結如下：
1．激光沖擊強化能夠在材料表面產生均勻的殘余壓應力，提高材料的強度，耐腐蝕性，實現(xiàn)金屬板材的強化。
2．對單點強化下試樣沖擊表面和厚度方向的殘余應力以及多次沖擊后的分布情況進行分析，發(fā)現(xiàn)隨著峰值壓力和沖擊次數(shù)的增加，殘余壓應力值是增加的，但會趨于一個飽和值，同時沖擊的深度也是不斷加深的。
3．分析了無孔區(qū)域強化和帶中心孔區(qū)域強化兩種方案下，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)域強化試樣的孔邊緣效應對于殘余應力值和殘余壓應力層深度均有較大的影響。



關鍵詞:鎂合金；激光沖擊；殘余壓應力；有限元模擬