專利名稱：Lsp強化效果主控參量與優化設計方法
技術領域：
本發明涉及一種激光沖擊強化(LSP)的強化效果主控參量與優化設計方法。
背景技術：
激光沖擊強化(Laser shock peening, LSP)是一種新型的材料表面處理工藝。LSP過程中，短瞬時、高功率密度激光輻照吸收層材料，使其熔化、氣化、電離，形成等離子體。等離子體繼續與激光作用，其電子濃度、離子濃度、溫度、內能以及壓力迅速升高。形成的高溫等離子體受到約束作用誘導短脈寬高幅值的等離子體壓力。該壓力在靶體材料內部傳播的過程中使材料發生塑性變形并在沖擊表面附近形成殘余壓應力，從而實現強化的效果。激光沖擊強化效果的影響因素和影響規律比較復雜，工藝控制參數很多，因此需要對激光沖擊強化過程中的工藝參數進行優化設計。激光沖擊強化過程中的工藝參數主要由激光參數和材料參數組成。激光參數包括激光能量、激光功率密度時間分布及空間分布、光斑尺寸。材料參數包括約束層、吸收層以及革巴體材料的力學參數、幾何參數以及熱力學參數等。如何選擇合適的工藝參數,對激光沖擊處理的強化效果至關重要。由于激光沖擊強化機理的復雜性和材料體系的多樣性，強化效果的系統分析比較困難。雖然目前對激光沖擊強化工藝參數的研究已經開展了大量的工作，但是理論分析工作基于很大程度的簡化，沒有考慮壓力演化的復雜性、壓力空間和時間分布的不均性以及材料在這種復雜載荷條件下的變形行為，不能準確反映出激光沖擊強化的物理作用機理。另外，目前的研究工作主要是對實驗結果的定性分析和規律總結，不能揭示強化效果與工藝參數的本質關系。激光沖擊的強化效果是由激光參數、材料參數以及沖擊處理參數共同作用的，如何獲得工程中需要的主控無量綱參并進而對工藝參數進行優化設計，目前還缺乏有效的系統分析方法。

發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種LSP強化效果主控參量與優化設計方法，能夠優化設計激光沖擊強化的工藝參數。本發明提供的一種LSP強化效果主控參量與優化設計方法
權利要求
1.ー種LSP強化效果主控參量與優化設計方法，該方法是在公式 I
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，在所述參數
全文摘要
本發明公開了一種LSP強化效果主控參量與優化設計方法，該方法是在公式1公式2中，通過改變三個參數和其中之一并保持其余兩個參數不變來做多組實驗，獲得Lp和σm與保持不變的參數的關系，再通過迭代計算來獲得Lp和σm與改變的參數的關系，從而得到該改變的參數對強化效果的影響曲線；其中，Lp塑性區深度、σm最大殘余壓應力、E激光能量、ρ激光密度、ρ0靶體材料的密度、I0功率密度、σYa屈服應力、Cea吸收層彈性波速、ha吸收層厚度、R光斑半徑、τ激光半峰寬時間。本發明得到了激光沖擊強化過程中的主控無量綱參數以及強化效果的幾何相似律，同時可以得到不同參數對強化效果的影響曲線。
文檔編號C21D1/09GK102787217SQ20121030867
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者吳先前, 宋宏偉, 王曦, 魏延鵬, 黃晨光 申請人:中國科學院力學研究所