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在航空航天工業(yè)中，由于產(chǎn)品形狀的多樣化和小批量，尺寸的穩(wěn)定性和精度要求高，材料的比強(qiáng)度和比剛度大，傳統(tǒng)方法加工困難等生產(chǎn)特點促使了該工業(yè)特別重視柔性高能的加工方法，而激光沖擊成形技術(shù)恰好適應(yīng)了這種要求。高能激光誘導(dǎo)的高壓沖擊波實現(xiàn)板料的動態(tài)塑性成形，是一種沖擊波力作用下所產(chǎn)生的冷塑性成形技術(shù)，由于具有超快、高應(yīng)變率的特點，可以使成形表面獲得優(yōu)異的表面質(zhì)量和力學(xué)性能，如表面光潔、形成殘余壓應(yīng)力和表面硬度提高等，成為集板材成形與強(qiáng)化一體的一種復(fù)合成形技術(shù)，下面對其進(jìn)行有限元分析介紹。
自20世紀(jì)80年代以來，對激光沖擊波應(yīng)用技術(shù)的研究已較為廣泛和重視。主要體現(xiàn)在兩個方面：一是工程應(yīng)用，為了改善金屬零部件的抗疲勞性能，許多學(xué)者對激光沖擊處理工藝以及激光設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，二是理論基礎(chǔ)研究，追求深入理解激光沖擊的物理過程，沖擊波和合金材料相互作用的機(jī)理。到目前為止，國內(nèi)的很多大學(xué)單位合作，對激光沖擊技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。本文對AlMg系合金中的Al-Mg-Sc進(jìn)行了激光沖擊試驗研究。Al-Mg-Sc是熱處理強(qiáng)化效果不大的合金，具有中等強(qiáng)度和良好的可焊性、耐蝕性和成形性，是航天航空、核能和艦船等國防軍工尖端領(lǐng)域用新型輕合金結(jié)構(gòu)材料。
試驗用材料為Al-Mg-Sc合金，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為66.73Ａｌ、17.44Ｍｇ、2.17Ｓｃ、4.24Ｆｅ、9.42Ｓｉ。通過靜力拉伸試驗得到的該材料的主要性能參數(shù)如表1所示。試樣尺寸為85ｍｍ×85ｍｍ，厚為1.6ｍｍ，吸收層選用86-Ⅰ型黑漆，厚度為0.5ｍｍ，用40ｍｍ×4ｍｍ的Ｋ9光學(xué)玻璃作為約束層。激光參數(shù)如下：波長1.054μｍ，脈寬20ｎｓ，光斑直徑 7ｍｍ，激光束模式為準(zhǔn)高斯分布。
激光沖擊后，板料的輪廓如圖所示，可以看出，受到?jīng)_擊載荷的作用，激光沖擊面向下凹陷，未沖擊面向外鼓突，形成近似圓錐形的輪廓，試件沖擊表面形成十分致密的微凹光亮圈，沖擊后的表面粗糙度小于沖擊前的表面粗糙度。用三坐標(biāo)測量機(jī)測量試樣變形量，最大成形高度達(dá)到1.4ｍｍ。
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