Авторы
Кожевников Г. Д.*,
Королев Д. Д.,
Ляховецкий М. А.,
Токачев Д. А.,
Трегулов Д. Ф.
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
*e-mail: kozhevnikov.mai@yandex.ru
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы, связанные с лазерной ударной обработкой (ЛУО) – технологией, применяемой для повышения усталостной прочности путём создания сжимающих остаточных напряжений на поверхности деталей. Основное внимание уделяется численному моделированию процесса ЛУО и оценке влияния различных параметров обработки, таких как интенсивность и длительность лазерного импульса, а также влияние повторных ударов на деформацию поверхности. Результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными при значениях интенсивности лазерного излучения до 8 ГВт/см² для различных длительностей импульса. Получено, что численная модель не учитывает эффект насыщения поверхностных деформаций по мере увеличения повторных ударов. Настоящее исследование направлено на валидацию численной модели ЛУО для прогнозирования поверхностных деформаций, которая может служить вспомогательным инструментом для оптимизации режимов обработки.
Ключевые слова:
усталость, титановый сплав, остаточные напряжения, лазерная ударная обработка, конечно-элементное моделирование, поверхностные деформации, лопатки компрессора
Библиографический список
- Lv J. H., Wang W. Z., Liu S. W. Statistical analysis of failure cases in aerospace //International Journal of Aerospace and Mechanical Engineering. – 2018. – Т. 12. – №. 5. – С. 497-501. https://doi.org/10.5281/zenodo.131 6616
-
Строкач Е. А., Кожевников Г. Д., Пожидаев А. А. Численное моделирование процесса эродирования твердыми частицами в газовом потоке (обзор) // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2021. – №. 67. – С. 56-69. DOI: 10.15593/2224-9982/2021.67.06
-
Pozhidaev A., Kozhevnikov G., Strokach E. Numerical study of turbulence model effect on solid particle erosion in gaseous flow //AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing, 2023. – Т. 2549. – №. 1. DOI: 10.10 63/5.0130489
-
Коновалов, Л.И. Метод ультразвукового упрочнения поверхностей узлов и деталей авиационных газотурбинных двигателей, как одна из перспективных технологий в авиастроении / Л.И. Коновалов, Г.Г. Ширваньянц // Молодой учёный. – 2015. – № 22 (102). – С. 141–147.
-
Сулима, А.М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / А.М. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. –М.: Машиностроение, 1988. – 240 с.
-
Александров И. М., Миляев К. Е., Семёнов С. В. Анализ возможности применения низкопластичного выглаживания для повышения надежности лопаток ГТД // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2018. – №. 53. – С. 86-96.
-
Ширяев А. А., Габов И. Г., Миленин А. С. Влияние лазерного ударного упрочнения на параметры поверхностного слоя лопаток компрессора газотурбинного двигателя из титанового сплава //Материаловедение. – 2024. – Т. 26. – №. 1. – С. 66-73. DOI: 10.15593/2224-9877/2024.1.08
-
Clauer A. H. Laser shock peening, the path to production //Metals. – 2019. – Т. 9. – №. 6. – С. 626. https://doi.org/10.3390/met9060626
-
Korolev D. D., Kozhevnikov G. D., Tokachev D. A., Lyakhovetskii M. A., Petukhov Yu. V. The Effect of Laser Shock Peening on the Physical and Mechanical Properties of the Surface Layer of D16 Aluminum Alloy // Russian Aeronautics. – 2023. – Т. 66. – №. 4. – С. 829–837. https://doi.org/10.3103/S1068799823040244
-
Иногамов Н. А., Е.А. Перов, В. В. Жаховский, В. В. Шепелев, Ю. В. Петров. Лазерная ударная волна: пластичность, толщина слоя остаточных дефор маций и переход из упругопластического в упругий режим распространения // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2022. – Т. 115. – №. 2. – С. 80–88. https://doi.org/10.31857/S1 234567822020033
-
Moradi, A., Heidari, A., Amini, K., Aghadavoudi, F., Abedinzadeh, R. The effect of shot peening time on mechanical properties and residual stress in Ti-6Al-4V alloy //Metallurgical Research & Technology. – 2022. – Т. 119. – №. 4. – С. 401. https://doi.org/10.1051/me tal/2022036
-
Maharjan, N., Chan, S. Y., Ramesh, T., Nai, P. G., Ardi, D. T. Fatigue performance of laser shock peened Ti6Al4V and Al6061‐T6 alloys //Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. – 2021. – Т. 44. – №. 3. – С. 733-747. https://doi.org/10.1111/ffe.13390
-
Kim, R., Suh, J., Shin, D., Lee, K. H., Bae, S. H., Cho, D. W., Yi, W. G.FE analysis of laser shock peening on STS304 and the effect of static damping on the solution // Metals. – 2021. – Т. 11. – №. 10. – С. 1516. DOI: 10.3390/met11101516
-
Fabbro, R., Fournier, J., Ballard, P., Devaux, D., & Virmont, J. Physical study of laser‐produced plasma in confined geometry //Journal of applied physics. – 1990. – Т. 68. – №. 2. –С. 775-784. https://doi.org/10.1063/1.346783
-
Sun B., Qiao H., Zhao J. Accurate numerical modeling of residual stress fields induced by laser shock peening // AIP Advances. – 2018. – Т. 8. – №. 9. – С. 095203. DOI: 10.1063/1.5039674
-
Johnson G. R. A constitutive model and data for materials subjected to large strains, high strain rates, and high temperatures //Proc. 7th Inf. Sympo. Ballistics. – 1983. – С. 541–547.
-
Amarchinta, H. K., Grandhi, R. V., Langer, K., Stargel, D. S. Material model validation for laser shock peening process simulation //Modelling and simulation in materials science and engineering. – 2008. – Т. 17. – №. 1. – С. 015010. DOI 10.1088/0965-0393/17/1/0 15010
-
Hu Y., Grandhi R.V. Efficient numerical prediction of residual stress and deformation for large-scale laser shock processing using the eigenstrain methodology // Surface and Coatings Technology, 2012, Vol. 206, No. 15, P. 3374-3385. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.01.050
-
Li, X., He, W., Luo, S., Nie, X., Tian, L., Feng, X., & Li, R. Simulation and experimental study on residual stress distribution in titanium alloy treated by laser shock peening with flat-top and Gaussian laser beams // Mate rials. – 2019. – Т. 12. – №. 8. – С. 1343. DOI: 10.3390/ ma12081343
-
Rondepierre, A., Sollier, A., Videau, L., & Berthe, L. Review on laser interaction in confined regime: Discussion about the plasma source term for laser shock appli cations and simulations //Metals. – 2021. – Т. 11. – №. 12. – С. 2032. https://doi.org/10.3390/met11122032.