激光冲击7050铝合金薄板试样形成残余应力洞的机制

为研究激光冲击7050铝合金薄板试样形成残余应力洞的机制,分别使用功率密度为1.98 GW/cm2和2.77 GW/cm2的激光冲击7050铝合金试样.采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟分析了在功率密度为1.98 GW/cm2的激光束冲击下的薄板试样.实验中利用X射线应力分析仪测量薄板试样和厚板试样的残余应力分布,利用压电薄膜传感器测量激光冲击时试样的动态应变,并利用三维显微系统观察激光冲击区域的表面微结构.实验结果表明,功率密度为1.98 GW/cm2和2.77 GW/cm2的激光束冲击7050铝合金薄板试样后均产生了残余应力洞现象.反射边界条件下的模拟结果与实验数据具有较好的一致性,表明稀疏波在光斑中心的会聚是产生残余应力洞现象的主要原因.由残余应力分布和动态应变可知,在试样内来回反射的冲击波对残余应力洞的影响不容忽视;功率密度为2.77 GW/cm2的激光束冲击加载后,薄板、厚板试样冲击区域中心的厚度分别比临近区域的厚度大10.800 μm和8.150 μm;在表面稀疏波与冲击波的共同作用下,试样表面均产生了残余应力洞现象.