微挤压模约束下的激光冲击微体积成形技术是利用激光诱导的冲击波使局部金属在凹模约束下产生体积变形的一种成形新技术。为了分析不同板厚(0.12mm,0.15mm,0.17mm和0.22mm)的3003铝合金在不同凹模孔径(0.4mm,0.7mm,0.9mm和1.1mm)约束下的成形深度，采用建立有限元模型进行数值分析的方法，进行了理论分析和实验验证，取得了不同板厚和不同孔径成形下成形深度的数据。结果表明，成形深度随板厚的增大而增大趋势逐渐减小；对于同一厚度，板料成形深度随孔径的增大呈非线性增大趋势；对于同一点冲击，冲击次数对板料的成形深度影响很大。数值分析结果与实验吻合度较好，这一结果对微体积成形质量控制是有帮助的。
激光技术 微挤压成形 数值分析 微凹模 laser technique micro-extrusion numerical analysis micro die
为了探究激光冲击对不锈钢焊接接头残余应力分布的影响，对不锈钢焊接过程和激光冲击焊缝过程进行了数值分析。结果显示，焊后焊接结构的残余应力分布很不均匀，焊缝表面表现出较大的残余拉应力，横向和纵向残余应力相差较大。经激光冲击处理后，焊接区域的残余应力都有明显的改善，表面残余应力由拉应力转变成压应力，且应力值随着激光功率密度和冲击次数的增加而增大，横向应力和纵向应力分布也趋于均匀；选用合适的搭接率可以产生均匀的残余压应力。分析结果为激光冲击改善焊接结构性能提供参考依据。
激光技术 不锈钢焊接 激光冲击强化 焊接残余应力 数值分析
为了实现对激光器和工作台的一体化控制, 提供操作上的便利, 提出了一种基于运动控制卡的开放式激光喷丸强化数控系统的控制方案, PC机完成喷丸强化控制系统的核心处理部分, 运动控制卡和单片机完成控制的细节, 阐述了硬件结构原理以及软件模块的划分和实现。结果表明,该系统操作方便、开放, 便于扩展。
激光技术 数控系统 运动控制 喷丸强化 laser technique numerical control system motion control shot peening
激光喷丸强化是一项新型的表面处理技术,在这个处理过程中会产生残余应力,从而有效抑制材料疲劳裂纹的萌生以及减缓裂纹扩散速率,有效提高材料的疲劳寿命。为有效地控制金属表面残余应力,结合激光喷丸技术的特点,利用神经网络强大的非线性映射能力,将金属材料主要的力学性能参数和激光参数作为网络输入,金属材料表面残余应力作为网络输出,建立金属材料表面残余应力的优化控制模型。最后选用7050Al、A304不锈钢和AM50镁铝合金这三种金属材料对此模型进行验证,验证结果表明此模型可以有效地控制金属材料表面的残余应力。
激光喷丸 表面残余应力 神经网络 BP算法 laser shock the surface residual stress neural network BP algorithm
利用Nd:YAG脉冲激光器冲击划痕物理气相沉积(PVD)工艺制备的无约束层的TiN薄膜涂层,研究涂层受冲击后残余应力状况,并分析冲击应力波对涂层结合强度的影响。研究表明,随着冲击划痕的激光功率密度逐渐增大,涂层表面原来的残余压应力显著减小,并在受激光冲击作用大的地方还产生了逐渐增大的残余拉应力;研究还表明,激光冲击涂层时产生的应力波对涂层的结合强度有明显的影响,当激光功率密度足够大时,产生的强大冲击应力波会导致涂层与界面间发生明显的翘起开裂和脱落。
激光技术 激光冲击划痕 冲击波应力 TiN涂层 结合强度
分析了金属板料激光冲击成形的加工过程,为解决不同实验参数下金属板料变形量难以控制,实验参数难以优化的问题,提出了基于神经网络的控制板料变形量的方法,建立了激光加工参数与板料最大变形量之间的神经网络模型,编写了相应的控制软件,并应用该模型对SUS304,LD31,TA2和Al-Mg 4种不同板料在不同实验条件下进行冲击实验。结果表明,采用该方法可有效地优化冲击实验参数,控制板料变形量。
激光技术 激光冲击成形 神经网络 板料变形量
为了对膜基系统的温度分布和应力分布进行模拟研究，采用ANSYS有限元分析软件，对高斯移动激光加载条件下TiN薄膜的温度场和由温度场产生的应力场进行了稳态分析。研究结果表明，温度场随激光光源的移动而移动，温度场中温度最大点在激光光斑中心处，且激光光源移动方向后方的温度场有较大的迟滞现象。在膜基系统中产生的应力场主要集中在薄膜内部。温度场和应力场的研究对探讨膜基系统失效进程具有重要意义。
激光技术 温度场 应力分布 有限元法 薄膜 laser technique temperature field stress distribution finite element method film
江苏大学 江苏省光子制造科学与技术重点实验室，镇江 212013
为了研究激光冲击波打标后标记区域的残余应力分布与材料变形情况，基于ANSYS／LS－DYNA建立了激光冲击波打标的三维有限元模型，通过激光诱导的冲击波加载，进行了打标的数值模拟。模拟结果表明，激光冲击波作用后的标记区域网格形成了与载荷直径相仿的凹坑，其残余应力均表现为压应力，并随着形变量的逐渐增加，在标记中心残余压应力达到最大值；材料厚度方向的残余压应力随着材料厚度的增加而不断减小，在1mm～1．4mm深度范围内载荷的作用效果不明显。这一结果可用于指导激光冲击波三维无损打标残余应力场的理论分析及其实验研究。
激光技术 激光打标 激光冲击波 残余应力 laser technique laser marking laser shock wave ANSYS/LS-DYNA ANSYS／LS－DYNA residual stress
根据红外激光划痕时在涂层表面产生的温度场的理论分析，找出涂层界面失效破坏的临界位置。在实验研究中，分析红外热成像仪对激光划痕涂层的实时温度检测结果，表明在涂层逐渐失效破坏的过程中，其表面的温度状况呈现出与理论分析结果相一致的两阶段的变化，进而说明了温度变化的转折点即是该涂层从基体脱落下来的临界位置; 并通过计算得知，该涂层临界脱落点对应的激光辐射功率大约为31.92 W，这一结果直接反映了该涂层与基体结合强度的情况。
激光技术 激光划痕 涂层临界破坏点 热成像仪 温度场 结合强度
为研究涂层的热应力和应变与涂层结合强度之间的关系,对红外激光划痕后的涂层的热应力应变进行了理论分析,建立了涂层的热应力理论模型和应变公式。红外激光划痕涂层的试验结果表明,激光划痕后涂层在沿其厚度方向上的应变量有明显的突变过程,突变点的位置即是涂层从基体脱离下来的临界位置; 激光划痕时涂层的剥离应力随涂层的温度增大而增大,并会呈现出两个阶段过程变化,进而说明了两个阶段之间的转折点反映了涂层结合强度的大小。
激光技术 激光划痕 应力应变 热应力模型 涂层 结合强度
