矿冶工程

作者：邓洋洋, 杨扬

单位：中南大学 材料科学与工程学院, 湖南 长沙 410083

关键词：增材制造,3D打印,激光粉末床熔融,激光冲击强化,残余应力,Ti-6Al-4V,有限元仿真

基金：国家自然科学基金(51871243)

结合实验与多步骤有限元仿真，分析了激光粉末床熔融(LPBF)构件中残余应力分布规律以及该初始残余应力场对激光冲击强化(LSP)诱生残余压应力场的影响，并通过X射线测量的残余应力值验证了仿真结果的有效性。结果表明，LPBF加工时零件中下层材料热应力呈现“零应力-压应力-拉应力-压应力”的转变规律，顶层材料则呈现“零应力-压应力-拉应力”的转变规律，进而导致LPBF构件表层残余应力场为拉伸态，下方为压缩态。在初始残余应力场作用下，LSP引入的峰值残余压应力会降低，但残余压应力深度会增加。LPBF构件初始残余拉应力场会对表面波产生的反向塑性变形产生抑制和拖拽作用，进而降低“残余应力洞”强度并改变其位置，提高LSP诱生残余应力分布均匀性。

来源：2025年第5期

《矿冶工程》期刊编辑部

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