金属学报  2012, Vol. 48 Issue (2): 205-210    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00577

论文 本期目录 | 过刊浏览 |

2024铝合金薄板激光冲击波加载的实验研究

冯爱新1,2,聂贵锋1, 薛伟2,曹宇鹏1,3, 徐晓翔1, 李彬1, 施芬1

1. 江苏大学机械工程学院, 镇江 212013 2. 温州大学机械工程学院, 温州 325035 3. 南通大学机械工程学院, 南通 226019

EXPERIMENTAL RESEARCH ON LASER SHOCK WAVE LOADING MECHANISM OF 2024 ALUMINUM ALLOY SHEET

FENG Aixin 1,2, NIE Guifeng 1, XUE Wei 2, CAO Yupeng 1,3, XU Xiaoxiang 1, LI Bin 1, SHI Fen 1

1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013 2. School of Mechanical Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035 3. School of Mechanical Engineering, Nantong University, Nantong 226019

冯爱新 聂贵锋 薛伟 曹宇鹏 徐晓翔 李彬 施芬. 2024铝合金薄板激光冲击波加载的实验研究[J]. 金属学报, 2012, 48(2): 205-210.
, , , , , . EXPERIMENTAL RESEARCH ON LASER SHOCK WAVE LOADING MECHANISM OF 2024 ALUMINUM ALLOY SHEET[J]. Acta Metall Sin, 2012, 48(2): 205-210.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(706 KB)   摘要: 采用高功率激光束单次冲击3种厚度(1.3 mm, 1.7 mm, 2.1 mm)的2024铝合金薄板靶材, 利用STSS-1应力检测模块采集靶材背面应变片的动态与静态应变信号, 并用XRD技术检测了靶材表面残余应力. 建立了2024铝合金薄板靶材激光冲击波加载模型,并利用该模型描述了靶材内部应力波结构及传播规律, 解释了冲击区域残余拉应力产生的原因. 结果表明, 激光冲击2024铝合金薄板靶材时,激光诱导的冲击波和约束层对冲击波的反射波透射到靶材内部各部位的应力波具有不同的特性和强度变化规律. 激光功率密度远超出2024铝合金最佳激光功率密度范围和靶材厚度较薄这2个条件同时存在是冲击区域残余拉应力产生的根源所在. 关键词 ： 激光冲击波,  应力波,  动态应变,   ,  2024铝合金     Abstract：2024 aluminum alloy sheets with three different thicknesses were shocked by means of a single laser shock processing. Static and dynamic strain signals from the strain gauges on the back of the target were measured by STSS–1 stress test module. Residual stresses of target surfaces were measured by XRD. The loading model by the laser shock waves in 2024 aluminium alloy sheets was established, the stress wave propagations and stress wave structures inside the targets were described, and the reasons of generating residual tensile stress in the impact areas were explained. The results indicate that laser shock waves reflected and transmitted have different properties and intensities at the different places of target surfaces. When the laser power density is far beyond the best power density range of 2024 aluminum alloy and the target material is thin enough, the tensile residual stresses are generated. Key words： laser shock wave    stress wave    dynamic strain    2024 aluminum alloy 收稿日期: 2011-09-15      ZTFLH:  TN249   基金资助: 国家自然科学基金项目51175237, 中国博士后基金项目20100481096, 江苏省博士后基金项目1002029C, 江苏大学高级人才启动基金项目09JDG090, 江苏省“六大人才高峰”A类项目, 江苏省企业博士集聚计划项目和江苏大学“拔尖人才培养工程”优秀青年学术骨干培养对象课题项目资助 作者简介: 冯爱新, 男, 1970年生, 教授 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 冯爱新 聂贵锋 曹宇鹏 周鹏程 李彬 施芬 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2011.00577      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2012/V48/I2/205 [1] Zhang Y K, Hu C L, Cai L, Yang J C, Zhang X R. Appl Phys, 2001; 72A: 113 [2] Zhang Y K, Lu J Z, Ren X D, Yao H B, Yao H X. Mater Des, 2009; 30: 1697 [3] Zhang Y K, You J, Lu J Z, Cui C Y, Jiang Y F, Ren X D. Surf Coat Technol, 2010; 204: 3947 [4] Lu J Z, Luo K Y, Feng A X, Zhong J W, Sun G F, Zhang L, Qian Xi M. Chin J Lasers, 2010; 37: 2664 (鲁金忠, 罗开玉, 冯爱新, 钟俊伟, 孙桂芳, 张 磊, 钱晓明. 中国激光, 2010; 37: 2664) [5] Yang X, Zou H C, Dai S J. Appl Laser, 1998; 18(4): 179 (杨 晓, 邹鸿承, 戴蜀娟. 应用激光, 1998; 18(4): 179) [6] Huang S, Zhou J Z, Jiang S Q, Zhu Y B, Hu L L. Chin J Lasers, 2010; 37: 256 (黄舒, 周建忠, 蒋素琴, 朱银波, 胡玲玲. 中国激光, 2010; 37: 256) [7] Gu Y Y, Zhang L F, Lu J Z, Zhang Y K. Chin J Lasers, 2009; 36: 3318 (顾永玉, 张凌峰, 鲁金忠, 张永康. 中国激光, 2009; 36: 3318) [8] Montross C S, Ye L. Int Fatigue, 2002; 24: 1021 [9] Li Z Y, Zhu W H, Cheng J Y, Guo D H, Wu H X. Chin J Lasers, 1997; 24: 259. (李志勇, 朱文辉, 程经毅, 郭大浩, 吴鸿兴. 中国激光, 1997; 24: 259) [10] Liu L, Wang S B, Wu H X, Guo D H, Liao P Y. Laser Technol, 2007; 31: 134 (刘丽, 王声波, 吴鸿兴, 郭大浩, 廖培育. 激光技术, 2007; 31: 134) [11] Tang T M, Zhang Y K. Nantong Inst Technol, 1999; 15(1): 26 (唐通鸣, 张永康. 南通工学院学报, 1999; 15(1): 26) [12] Yu S S, Xiao H B, Wang F, Yuan B, Zhang Y K. Chin J Lasers, 2010; 37: 1386 (于水生, 姚红兵, 王飞, 袁 蓓, 张永康. 中国激光, 2010; 37: 1386) [13] Liao P Y, Wang S B, Sheng J J, Liu L, Xia X P. Appl Laser, 2007; 27(2): 110 (廖培育, 王声波, 盛晶晶, 刘 丽, 夏小平. 应用激光, 2007; 27(2): 110) [14] Tang Y X, Zhang Y K, Zhang H, Yu C Y. Trans Met Heat Treat, 1997; 18(4): 22 (唐亚新, 张永康, 张宏, 余承业. 金属热处理学报, 1997; 18(4): 22) [15] Zhang L F, Zhang Y K, Ren X D, Feng A X. Trans Chin Soc Agric Machine, 2007; 38(1): 127 (张凌峰, 张永康, 任旭东, 冯爱新. 农业机械学报, 2007; 38(1): 127) [16] Zhang Y K, Chen J F, Xu R J. Chin J Lasers, 2008; 35: 1067 (张永康, 陈菊芳, 许仁军. 中国激光, 2008; 35: 1067) [17] Liu H W. Mechanics of Materials. Beijing: Higher Education Press, 2004: 216 (刘鸿文. 材料力学. 北京: 高等教育出版社, 2004: 216) [18] Luo X M, Ma H, Zhang J W, Zhang Y K. Mater Rev, 2010; 24(3): 11 (罗新民, 马 辉, 张静文, 张永康. 材料导报, 2010; 24(3): 11) [19] Yang X M. Numerical Simulation for Explosion and Phenomena. Hefei: University of Science and Technology of China Press, 2010: 31 (杨秀敏. 爆炸冲击现象数值模拟. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2010: 31) [20] Hu Y X. PhD Thesis, Shanghai Jiao Tong University, 2008 (胡永祥. 上海交通大学博士学位论文, 2008) [21] Gu Y Y, Zhang Y K, Zhang X Q, Shi J G. Acta Phys Sin, 2006; 55: 5885 (顾永玉, 张永康, 张兴权, 史建国. 物理学报, 2006; 55: 5885) [22] Ma X Q. Impact Dynamics. Beijing: Beijing Institue of Technology Press, 1992: 1 (马晓青. 冲击动力学. 北京：北京理工大学出版社, 1992: 1) [1] 高博文, 王美涵, 闫茂成, 赵洪涛, 魏英华, 雷浩. 2024铝合金表面PEDOT涂层的电化学制备及耐腐蚀性能[J]. 金属学报, 2020, 56(11): 1541-1550. [2] 李冬冬, 钱立和, 刘帅, 孟江英, 张福成. Mn含量对Fe-Mn-C孪生诱发塑性钢拉伸变形行为的影响[J]. 金属学报, 2018, 54(12): 1777-1784. [3] 郭鹏程, 钱立和, 孟江英, 张福成. 高锰奥氏体TWIP钢的单向拉伸与拉压循环变形行为*[J]. 金属学报, 2014, 50(4): 415-422. [4] 蔡玉龙, 符师桦, 王玉辉, 田成刚, 高越, 程腾, 张青川. 基于三维数字图像相关法的5456铝镁合金锯齿形屈服研究[J]. 金属学报, 2014, 50(12): 1491-1497. [5] 王彬彬, 王振尧, 曹公望, 刘艳洁, 柯伟. 2024铝合金在中国西部盐湖大气环境中的局部腐蚀行为*[J]. 金属学报, 2014, 50(1): 49-56. [6] 韩国明,崔传勇,谷月峰,胡壮麒,孙晓峰. 一种镍基高温合金PLC效应的温度依赖性研究[J]. 金属学报, 2013, 49(10): 1243-1247. [7] 张义文 王福明 胡本芙. Hf含量对镍基粉末高温合金中γ'相形态的影响[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 1011-1017. [8] 秦国梁 苏玉虎 王术军. 铝合金/镀锌钢板脉冲MIG电弧熔-钎焊接头组织与性能[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 1018-1024. [9] 莫云飞 刘让苏 梁永超 郑乃超 周丽丽 田泽安 彭平. ZnxAl100-x合金快凝过程中微结构演变特性的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 907-914. [10] 许恒栋 赵海燕 S¨orn Ocylok Igor Kelbassa. 低碳钢表面激光直接镀Ti层中裂纹形成的研究[J]. 金属学报, 2012, 48(2): 142-147. [11] 杨梅 王刚 滕春禹 徐东生 张鉴 杨锐 王云志. Ti-6Al-4V中界面能对α相片层生长的影响三维相场模拟[J]. 金属学报, 2012, 48(2): 148-158. [12] 张义文 王福明 胡本芙. Hf在粉末冶金镍基高温合金中的相间分配及对析出相的影响[J]. 金属学报, 2012, 48(2): 187-193. [13] 宋衎 张军 贾晓娇 苏海军 刘林 傅恒志. 激光悬浮区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2 三元过共晶合金的微观组织[J]. 金属学报, 2012, 48(2): 220-226. [14] 符师桦 程腾 张青川 曹鹏涛 胡琦. 5456铝合金PLC效应的两种临界机制研究[J]. 金属学报, 2012, 48(12): 1453-1458. [15] 熊缨 程利霞. 挤压AZ31B镁合金多轴疲劳寿命预测[J]. 金属学报, 2012, 48(12): 1446-1452. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed