激光冲击强化小孔技术是一种新兴的孔强化方法,它使用超高功率密度激光束在很短的时间内照射材料表面,使材料发生塑性应变,从而在孔周及一定深度内产生残余压应力,在飞机起落架、汽车工业等领域有着光明的前景。通过控制激光参数,可以得到预期的强化效果。文章以304不锈钢为材料,结合数值模拟和实验方法,研究了不同激光参数下304不锈钢带孔圆杆件的残余应力场及疲劳特性。文章的主要工作如下:(1)首先进行理论分析。将激光冲击强化技术与传统孔强化技术比较,突出激光冲击强化的优势。梳理了国内外激光冲击强化技术的研究进展。详细阐述了激光冲击波形成过程、残余压应力形成机制、残余压应力估算公式以及残余压应力延缓疲劳裂纹萌生和降低裂纹扩展速率的原理。(2)其次,在ABAQUS软件中,建立304不锈钢圆杆的三维模型,进行求解计算。首先进行单点多次和开孔顺序的研究,为后续的激光冲击前进方向、冲击波峰值压力、圆杆直径和冲击层数对残余应力场的影响做准备。结果表明:单点冲击后,光斑中心出现应力缺失;激光冲击后,圆杆深度方向残余应力呈对称分布;先冲击后开孔顺序可以获得更好的结果,残余应力波动小,残余压应力分布在孔壁厚度的中心;冲击前进方向对应力分布几乎不产生影响;冲击波峰值压力和冲击层的数量对残余应力场具有一致的影响,随着峰值压力和冲击层数量变大,残余压应力也逐渐上升,但趋于饱和,其增幅变小,相反,残余拉应力逐渐增大,且增幅变大;对于小直径圆杆,经过激光冲击后会在孔壁中间处产生残余拉应力,而随着杆径的增大,残余拉应力逐渐减小并转化为残余压应力,然后残余压应力小幅增大。(3)最后,进行试验研究。从三维形貌轮廓图看到,激光冲击后试样表面出现微坑,这是肉眼难以看到的。从试件断裂时的应力循环次数来看,经过激光冲击后,贴吸收层试件的疲劳寿命得到提高,而无吸收层试样疲劳寿命微弱提高。与未冲击试样相比,经过激光冲击后试样的疲劳条带间距减小。