激光沖擊7050 鋁合金表面“方形光斑”仿真研究

賈畢清

（淮安生物工程高等職業學校，江蘇 淮安 223001）

激光沖擊強化（LSP）是一種綠色且便捷的表面加工技術，其原理是利用納秒級激光作用到金屬表面的吸收層產生高能高壓的沖擊波，對材料產生強大的力學效應，從而使材料表面發生局部塑性形變，產生殘余壓應力并強化表層材料的微觀組織，進而改善材料的表面性能。 羅開玉等[1]研究了激光沖擊強化對316L 不銹鋼熔覆層微觀結構和性質的影響，楊聰等[2]研究了方形光斑激光沖擊690 高強鋼表面殘余應應力的分布。本研究選用的7050 鋁合金具有密度小、強度高及耐腐蝕性的特點， 廣泛應用于航空航天領域，因此，合理強化其表面力學性能顯得尤為重要。目前，激光沖擊強化技術研究主要采用圓形光斑并利用仿真模擬與試驗協同方式，探究不同激光參數對圓形光斑誘導材料表面殘余應力的規律[3-5]，但比較不同光斑形狀沖擊材料表面后殘余應力規律的研究鮮見報道，其得出的結果具有一定的局限性。 采用ANSYS/LSDYNA 軟件進行有限元分析， 利用二元光學衍射技術， 對激光沖擊7050 鋁合金試樣進行方形光斑沖擊仿真，探究其誘導材料表面殘余應力的規律，并與圓形光斑沖擊相比較， 以期改善7050 鋁合金的力學性能。

1 二元光學衍射轉變方形光斑有限元模型的建立

1.1 建立模型

為了減少求解計算的時間，考慮到試樣的幾何形狀及光斑形狀的對稱性，建立1/4 的三維模型，以5 mm×5 mm×1.5 mm 長方體作為求解對象。模型邊界設置為相應對稱邊界，底面為全約束。……