蔡舒鹏，张永康

（ 广东工业大学机电工程学院，广东广州 510006 ）

近年来，金属表面的激光冲击强化（laser shockpeening，LSP）处理得到了广泛应用[1-3]，该方法通过在金属表面深处引入残余压应力，以提高其疲劳寿命与抗腐蚀能力[4-11]。 图1 是残余压应力的形成机制，脉冲激光作用于金属表面，导致受约束的表面吸收层受热瞬时膨胀产生等离子体，等离子体继续吸收能量急剧升温膨胀，会在工件中产生一个瞬时的压力冲击波，使材料在垂直向上受压缩、在横向上受膨胀，从而产生塑性变形。 在工件中的冲击波衰减后，变形材料产生应力松弛，从而使表层产生残余压应力，更深层产生残余拉应力，以保持整个变形区域的应力平衡。

图1 脉冲激光冲击后的材料内部残余应力场形成机理

脉冲激光诱导的冲击波持续时间很短，所以通常认为这是一个纯机械绝热过程[12]。 Mura[13]率先提出残余应力的出现是由于在固体中存在不协调应变，这种应变被称之为“本征应变”或“固有应变”，是固体内部所有非弹性不可恢复应变的加和。Korsunsky 等[14]在此基础上提出本征应变的“可转移性”， 指出固体中的本征应变分布对于几何变化的敏感性要远小于对加工过程中参数变化的敏感性，即在保持加工参数不变的情况下，在简单几何体中得到的本征应变分布规律也适用于复杂几何体中，并根据本征应变分布重构了平板对接焊后的残余应力场，结果验证了“可转移性”的猜想。刘川等[15-16]使用本征应变法重构了搅拌摩擦焊后的铝合金薄板接头处的残余应力场，使用切比雪夫多项式表征了本征应变在板内平面的分布。……