在304L不钢上使用激光冲击削工艺的有限元模拟
Mayur B Wakchaure1, Manoranjan Misra2, Pradeep L Menezes1
1Department of Mechanical Engineering, University of Nevada, Reno, NV 89557, USA.
Materials (Basel, Switzerland)
|July 12, 2025
概括
激光冲击清理 (LSP) 通过调整激光参数来优化剩余应力和表面变形. 有限元法 (FEM) 模拟揭示了重叠和功率密度如何影响这些结果,验证了实验数据.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 激光冲击粉刷 (LSP) 是一种利用高能激光脉冲的表面增强技术.
- 它会诱导压力余应力,这对于改善材料疲劳寿命和性能至关重要.
- 了解LSP参数的影响对于有效应用至关重要.
研究的目的:
- 为了研究激光冲击切割 (LSP) 参数对残余应力和表面变形的影响.
- 使用有限元法 (FEM) 模型分析激光点重叠率和功率密度的影响.
- 为优化不钢等材料的LSP技术提供见解.
主要方法:
- 使用ANSYS显式动态的有限元法 (FEM) 模拟.
- 对非线性行为实施约翰逊-库克材料模型.
- 一种设计实验 (DOE) 方法,以系统地改变激光点重叠和功率密度.
主要成果:
- 增加的激光点重叠和功率密度导致更高的压力余应力和表面变形.
- 观察到两种不同的结果:深度压缩应力与最小的变形,或过渡到拉伸应力,随后变形.
- 模拟结果显示与现有实验数据有很强的一致性.
结论:
- 该研究成功地建模了LSP参数和材料响应之间的复杂关系.
- 开发了新的模拟策略,包括三角脉冲模型和双重叠分析.
- 结果为优化实际工程应用中的LSP流程提供了有价值的指导.
