多点激光喷丸强化下紧固孔残余应力的数值模拟与优化

本文主要探讨了紧固孔多点激光喷丸强化工艺在材料表面改性中的应用。激光喷丸强化作为一种新型的表面处理技术，相较于传统方法，它具备更高的效率和精度。研究者采用试验与有限元分析相结合的方法，对在特定冲击顺序下，多点激光喷丸对紧固孔周边残余应力分布的影响进行了深入研究。 实验结果显示，通过组合多个直径为2.6毫米的激光光斑，可以形成一个接近6毫米的大圆周冲击区域，这样就使得小尺寸的激光束能够达到类似大直径喷丸的效果，从而实现冲击强化的目的。这一技术的优势在于能够在不增加孔径的情况下，有效增强材料表面的强度和耐磨性。 在多点激光喷丸强化过程中，随着每一个光斑的依次作用，冲击区域的表面残余压应力显著增加。初始状态下，第一点冲击后残余应力为134兆帕，经过整个过程后，这个值提升到了254兆帕，显示出明显的强化效果。同时，冲击区域的变形深度也相应地增长到了26.6微米，反映出材料表面的塑性应变增大。 特别地，当在冲击区域钻孔后，紧固孔的孔口边缘处的最大残余压应力值显著降低，这有助于减少后续连接件的应力集中，提高紧固性能。数值模拟的结果与实验测量的数据有良好的一致性，证明了这种多点激光喷丸强化方法的有效性和准确性。 这项研究对于优化紧固件设计、提高其耐久性和可靠性具有重要意义，也为激光喷丸强化技术在工业领域的广泛应用提供了理论支持。未来的研究可能进一步探索不同冲击序列、激光参数对紧固孔残余应力分布的影响，以期实现更精细化的表面强化效果。