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目前,大多数损伤愈合模型均适用于自愈合材料,适用于金属材料的疲劳损伤愈合模型还很少见。本文采用激光冲击修复方法对疲劳损伤的多晶轧制铜薄膜试件进行修复,并分析了激光冲击修复后试件疲劳特性的变化。提出了一种非线性疲劳损伤愈合模型,用于预测疲劳损伤铜薄膜试件经激光冲击修复后的残余疲劳寿命,并根据该模型开发了一种简单实用的疲劳寿命评估系统。本研究主要内容包括: ⑴对试验中使用的激光参数(激光功率密度为32.9 MW/cm2,脉冲个数为18)引起的激光峰值冲击应力进行了计算,并与铜薄膜材料的Hugonio弹性极限进行对比,发现该激光参数作用下铜薄膜材料表面并未产生残余应力。提取铜薄膜光滑试件的应变试验数据进行疲劳特性分析,发现多晶轧制铜薄膜材料在循环加载过程中呈现循环硬化现象。分别提取不同应力水平作用下原始试件、激光冲击强化试件和激光冲击愈合试件的弹塑性应变试验数据,发现激光冲击处理前后铜薄膜试件的弹性应变范围几乎不变,塑性应变范围明显下降。研究结果表明,经激光冲击引起的铜薄膜试件疲劳寿命的提高,并不是由于激光冲击作用导致的试件表面产生的残余压应力造成的,而是由于激光冲击作用引起的工作硬化现象造成的,该现象表现为试件塑性应变范围的降低。 ⑵通过分析疲劳试验结果,发现了激光冲击处理前后损伤试件和无损试件的疲劳韧性的变化规律,并用疲劳韧性对愈合变量和强化变量进行了定义。根据损伤变量、愈合变量和强化变量之间的关系提出了一种非线性疲劳损伤愈合模型,用于预测激光冲击修复铜薄膜的残余疲劳寿命。经恒幅和变幅加载激光冲击修复疲劳试验数据验证,该模型的预测疲劳寿命与试验结果较为一致。 ⑶基于提出的非线性疲劳损伤愈合模型,采用C#语言编程方法,开发了一种激光冲击修复疲劳寿命评估系统。采用恒幅和变幅两种加载情况下激光冲击修复后的疲劳试验数据对本文开发的系统进行了验证。结果表明,该系统评估效果较好,便于工程应用。 ⑷提出了一种制备金属薄膜金相组织样品的方法。采用粘结试件所用的基体自身的重力进行研磨,有利于防止薄膜试件表面产生较大损伤,易于制备组织清晰的金属薄膜金相组织样品,且操作简单、省时。