1、作為航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件，葉片在能量轉(zhuǎn)換中起著十分重要的作用，現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)推重比的迅速增大使得疲勞失效已經(jīng)成為葉片最主要的失效形式之一。通過對葉片進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化，能夠顯著地提高其表面硬度、抗疲勞強(qiáng)度等綜合機(jī)械性能。本文基于模態(tài)理論對采用逆向技術(shù)建立的葉片模型進(jìn)行模態(tài)分析，研究了葉片激光沖擊強(qiáng)化過程中沖擊波的傳播、波峰壓的估算和殘余應(yīng)力形成理論，建立了葉片激光沖擊強(qiáng)化的有限元模型，分析不同沖擊參數(shù)和沖擊工藝下葉片殘余應(yīng)力場的分布特性，

2、采用正交實驗完成了沖擊參數(shù)的優(yōu)化。進(jìn)行了葉片激光沖擊強(qiáng)化的實驗研究，對比分析了仿真和實驗得到的殘余應(yīng)力場，對數(shù)值仿真模型進(jìn)行實驗驗證。論文主要工作和取得進(jìn)展如下：
　　 1.在對葉片模態(tài)理論推導(dǎo)研究的基礎(chǔ)上，對通過逆向工程技術(shù)建立的葉片實體三維有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析，分析得到葉片的前六階固有頻率和相應(yīng)的振型，確定葉片強(qiáng)化的危險區(qū)域，為其激光沖擊強(qiáng)化仿真分析中全局阻尼的設(shè)置提供依據(jù)。
　　 2.通過對激光沖擊強(qiáng)化機(jī)理的研究

3、，闡述了高壓等離子體爆轟波的形成過程，對比分析了國內(nèi)外學(xué)者提出的沖擊波峰壓模型，確定了適用于有限元分析的沖擊波峰壓計算模型。運(yùn)用基于Von Mises屈服準(zhǔn)則的一維沖擊理論模型的分析研究了激光高壓脈沖下沖擊波在葉片材料內(nèi)的傳播，獲得了沖擊波峰壓的取值范圍。
　　 3.對求解沖擊動力學(xué)問題的LS DYNA顯式算法進(jìn)行了分析，建立了葉片激光沖擊強(qiáng)化的有限元模型，對激光沖擊強(qiáng)化過程仿真中的載荷施加、網(wǎng)格劃分、阻尼設(shè)置等關(guān)鍵問題進(jìn)行探討

4、。通過仿真研究了激光功率密度、光斑大小、脈沖寬度、沖擊次數(shù)等單因素對殘余應(yīng)力場的影響規(guī)律，采用正交試驗完成了參數(shù)的優(yōu)化，給出最佳工藝參數(shù)組合。同時分析了不同搭接率和雙面同時與非同時沖擊強(qiáng)化對殘余應(yīng)力場的影響。
　　 4.采用優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行了激光沖擊強(qiáng)化實驗，通過X射線衍射法對強(qiáng)化區(qū)域殘余應(yīng)力進(jìn)行了測定，實驗結(jié)果表明：激光強(qiáng)化處理能夠顯著提高葉片表面的物理機(jī)械性能，沖擊強(qiáng)化后的葉片表面形成了穩(wěn)定的殘余壓應(yīng)力場，盡管仿真和實驗結(jié)果