逐层剥离对激光诱导残余应力场影响的数值模拟

赵 洁，聂祥樊，臧顺来

（1.西安交通大学机械工程学院，陕西西安，710049；2.空军工程大学航空航天工程学院等离子体重点实验室，陕西西安，710038）

逐层剥离对激光诱导残余应力场影响的数值模拟

赵 洁1，聂祥樊2，臧顺来1

（1.西安交通大学机械工程学院，陕西西安，710049；2.空军工程大学航空航天工程学院等离子体重点实验室，陕西西安，710038）

为评价激光冲击强化效果，通常采用X射线衍射法（XRD）测定工件的残余应力分布。由于X射线穿透深度一般在微米数量级，为获得工件深度方向上的残余应力分布规律，常采用电解抛光的方法逐层剥离工件表面材料。逐层剥离过程改变了工件表面的边界条件，使得残余应力分布发生了改变，导致XRD实验测得的残余应力与未剥离前不同。本文采用有限元数值模拟方法研究了剥离过程对激光诱导残余应力场分布的影响。结果表明：在残余压应力区域，剥离材料后内部的残余压应力较剥离前增大，残余压应力增加程度随着剥离深度的增大而增加；剥离表面较浅一层材料时，整体残余应力场的分布变化较小，且有利于消除激光冲击强化产生的“残余应力洞”。该研究对基于XRD实验测定的残余应力修正具有一定的指导意义。

激光冲击强化；残余应力；电解抛光；数值模拟

1 引 言

激光冲击强化是一种金属材料表面改性技术［1］，其通过材料表面涂覆的吸收保护层吸收激光能量，产生激光等离子体冲击波，在冲击波力学效应的作用下，材料发生动态屈服，产生塑性应变，在表层形成残余压应力，从而抑制表面裂纹的萌生和扩展，提高材料疲劳强度［2］。……