纯铜微尺度激光冲击强化过程数值模拟研究

借助ABAQUS软件建立了微尺度激光冲击强化(micro-scale laser shock peening,μLSP)过程的有限元模型,对T2纯铜的μLSP过程进行了数值模拟,分析了 μLSP过程中纯铜的位移、塑性应变和等效应力的动态响应情况以及残余应力的分布规律.结果表明,冲击波作用到纯铜表面后,极短时间内便可达到纯铜的动态屈服极限.纯铜表面的位移影响区域直径约为激光光斑的2倍,并在27 ns时达到位移最大值约0.85μm.随着冲击波压力的加载,纯铜产生加工硬化,塑性应变和等效应力的最大值均出现在加载区域内部的近表层处,分别约为0.062 MPa和297 MPa.μLSP后纯铜表面激光辐照区域主要表现为残余压应力,最大值约为199 MPa,影响深度达40 μm.在激光辐照区域表面边缘存在一定的残余拉应力,产生"残余应力洞".同时,μLSP工艺试验结果与数值模拟结果基本一致,从而验证有限元模型的合理性与可靠性.