李明明

（安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山 243002）

0 引言

文中用于增强铝合金圆杆件的表面力学性能，通过激光冲击强化在圆杆件表面产生一层有益的残余压应力，这层残余压应力可以明显增强材料的抗疲劳和耐腐蚀性能，延缓构件表面裂纹的扩展速率，从而提高铝合金圆杆件的力学性能和疲劳寿命。

1 激光冲击强化原理

图1为激光冲击处理的示意图，通过高功率（GW/cm2级）、短脉冲（ns级）的强激光诱导产生的冲击波作用在材料表面[1-2]，当激光束透过透明的约束层作用在覆盖材料表面的吸收层上时，材料表面的吸收层瞬间气化电离产生高温、高压等离子，等离子持续吸收激光能量发生膨胀，因约束层的存在，限制了等离子体的膨胀，导致等离子体爆炸而产生了向材料内部传播的冲击波，即激光应力波，当应力波的峰值压力足够大时，使得材料表层组织发生变化，并在材料的表层形成弹性变形，同时使材料表层产生高密度位错、晶粒细化，并伴有残余压应力生成，从而改善材料的疲劳特性和力学性能[3-4]。激光强化的实质是应力波与材料相互作用产生的结果，约束层可提高冲击波的峰值压力及作用时间，吸收层一方面吸收脉冲能量产生等离子体，另一方面保护材料表面免受激光的热损伤。

图1 激光冲击处理示意图

2 圆杆件的有限元模型

选取材料为2024铝合金，运用ABAQUS有限元软件建立2024铝合金圆杆件的有限元模型，由于试样模型和激光冲击应力均呈中心对称分布，所以为了提高运算效率，精简模型，只需建立模型的一部分进行模拟运算即可[5-6]。……