不锈钢单点激光喷丸数值模拟与试验研究

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1、目录目录目录I不锈钢单点激光喷丸数值模拟与试验研究IV摘要IVAbstractV第一章绪论11.1引言11.2奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂机理21.2.1应力腐蚀产生的条件21.2.2应力腐蚀的机理31.2.3应力腐蚀开裂的过程31.2.4应力腐蚀的裂纹特征和断口形貌31.3本文的研究目标及内容5第二章激光喷丸的机理72.1弹丸喷丸72.1.1弹丸喷丸的原理72.1.2弹丸喷丸的工艺参数72.1.3弹丸喷丸提高抗应力腐蚀能力的机理82.1.4传统弹丸喷丸强化工艺的不足92.2激光102.2.1激光原理简介102.2.2激光的特性112.3激光喷丸122.3.1激

2、光喷丸强化原理122.3.2激光喷丸试验方法1449目录2.3.3激光喷丸优点15第三章激光喷丸有限元分析模型173.1有限元法概述173.1.1有限元法的发展173.1.2有限元法的优越性和局限性183.1.3有限元法的基本思路193.1.3大型有限元计算软件ABAQUS的简介193.2激光喷丸有限元分析模型203.2.1激光喷丸材料模型203.2.2残余应力有限元的公式21第四章单点激光喷丸有限元模拟及分析224.1引言224.2有限元模型建立224.2.1激光喷丸温度场分析224.2.2模型几何尺寸224.2.3材料力学性能234.2.4单元类型和网格划

3、分244.2.5载荷和边界条件244.3单点激光喷丸的计算结果及分析254.3.1不锈钢单点激光冲击后残余应力分布254.3.2激光强度的影响294.3.3激光光斑半径的影响32第五章不锈钢单点激光喷丸试验研究355.1概述355.2不锈钢单点激光喷丸试验355.3单点激光喷丸试样残余应力测定365.3.1X射线测定方法3649目录5.3.2测量原理365.3.3衍射峰位置的确定385.3.4应力测量误差395.3.5测试仪器395.3.6试验数据415.4不锈钢单点激光喷丸的有限元模拟425.4.1ABAQUS模型的建立425.4.2模拟数据435.5数值模

4、拟和试验结果的比较43第六章总结与展望456.1总结456.2展望45致谢47参考文献4849Abstract不锈钢单点激光喷丸数值模拟与试验研究摘要消除焊接残余应力是一种提高不锈钢焊接接头抗应力腐蚀性能的可行方法。铸钢丸喷丸因钢丸容易产生碎片残留在工件表面，有时会引起电化学腐蚀或电偶腐蚀，反而降低了抗腐蚀能力；玻璃喷丸因是无机物，没有这样的问题，但存在噪音和粉尘污染。激光喷丸与上述两种方法相比，具有很多优势，是一种绿色的，对环境无污染的方法。本文应用大型通用有限元计算分析软ABAQUS对不锈钢单点激光喷丸过程进行了动力学模拟，得到了残余应力分布。数值模拟结果

5、表明：（1）在相同激光光斑半径情况下，残余压应力随峰值压力增大而增大；（2）在相同峰值压力情况下，激光光斑半径对残余压应力影响较小。本文还对不锈钢进行了单点激光喷丸，并应用X射线衍射法测定了激光冲击强化层残余应力，有限元模拟结果与测定结果比较发现两者趋势一致。本文的研究结为今后进一步研究激光喷丸提高不锈钢焊接接头抗应力腐蚀性能提供了基础。关键词：激光冲击强化（激光喷丸），残余应力，冲击波，有限元分析49AbstractFiniteElementSimulationandExperimentalresearchonOne-pointLaserShockPeene

6、dStainlessSteelPlateAbstractEliminatingtheweldresidualstressisaneffectivemethodtoimprovethecorrosionresistanceofweldjointsofstainlesssteels.Electrochemistrycorrosionorelectriccouplecorrosionoccurinthesurfaceofstainlesssteelweldjointscausedbythesteelfragmentsleavingonthesurfaceofjoin

7、tsduringtheprocessofcaststeelshotspeening,whichreducetheabilitiesofcorrosionresistance.Asakindofmineral,glassbeadshaven’tthisproblem,butnoisesandthepollutionofdust.Comparedwiththeabovetwomethods,lasershockpeeningisagreenmethod,whichhasmanyadvantages.Finiteelementanalysistechniquesha

8、vebeenappliedtopred