文献综述
1．激光冲击的现状及发展趋势
激光冲击技术（Laser Shock Peening，简称LSP）是一种利用短脉冲激光束对材料表面进行改性，提高材料的抗疲劳、磨损和应力腐蚀性能的技术[1]。在激光冲击过程中对金属表面的影响，主要由冲击波产生的机械效应引起[2]。激光冲击是利用激光束（脉宽：ns量级、功率密度：GW/cm2量级）通过透明约束层辐照金属材料表面，使涂层材料汽化后形成等离子体，等离子体爆炸产生高强度冲击波(冲击波峰压达GPa级)冲击金属表面并向内部传播，在形成密集、稳定的位错结构的同时，使表面材料发生塑性变形并残留很大的压应力，从而提高金属材料多种机械性能(强度性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和疲劳性能等)的激光表面强化技术[3-6]。相比于传统的喷丸强化，激光冲击强化具有非接触、无热影响区和强化效果突出等特点。同时，激光冲击强化不会破坏材料表面完整性且产生的残余应力场深度较深[7-8]。
激光冲击强化技术最初开发于20世纪70年代初的美国贝尔实验室。1972年，美国巴特尔学院（Battelle Memorial Institute）的Fairand B.P.等人首次用高功率脉冲激光诱导的冲击波来改变7075铝合金的显微结构组织以提高其机械性能，从此揭开了用激光冲击强化应用研究的序幕。20 世纪 90年代，美国利佛莫尔国家实验室、GE和MIC公司等联合开展了 LSP 技术理论、工艺和设备的研究，使LSP获得了很大发展并逐步走向实用。2004年，美国激光冲击技术公司与美国空军实验室开展了发动机钛合金损伤叶片LSP修复研究，取得了巨大成功；同年美国正式颁布了 LSP 操作规范，LSP技术被应用于波音777 民用飞机的叶片处理。目前，美国除了将 LSP 技术广泛用于军事航空业外，其在大型汽轮机、水轮机的叶片处理、石油管道、汽车关键部件减量化等领域也得到广泛应用，产生了巨大的经济效益[9]。
自从1996年国内研制出了首台试验用激光冲击处理机以来，国内对 LSP 技术的强化机理、关键技术、成套设备和在航空发动机上的应用工艺进行了深入的研究[10-12]。国内利用VISAR、PVDF，对合金试样背面的激光冲击波进行测量研究，研究主要集中于冲击波在材料中的衰减规律，在实验研究激光冲击强化对材料力学性能的影响上，主要集中于对材料表面的残余应力分布的测量和研究。冯爱新等对强激光在铝合金、镁合金背面与表面中诱导的冲击波进行了直接测量，分析了激光冲击波在金属材料中的衰减规律，并针对脉冲激光冲击波诱导试样表面产生的动态应力-应变特性进行了实验研究；聂贵锋等对不同功率密度激光冲击下2024铝合金表面残余应力的主应力、方向角等进行了数据比较，以应力场分布均匀和应力角趋于离散的原则给出了针对2024铝合金的激光冲击参数的推荐值；曹宇鹏等利用PVDF压电传感器对残余应力形成的机制进行了探究，测试获得7050铝合金在不同功率激光冲击下残余应力场分布；崔新林采用分子动力学模拟，分别研究了强激光辐照下单晶铁的相变过程与双晶铜的激光冲击波加载过程[9，13-16]。
此外，在激光设备研究及工业应用方面也有很大进步： 2007年攀钢集团开发的万能轧机BD压辊激光表面强化处理技术已达国内先进水平；2008年11月，LSP 成套设备及关键技术通过了国家有关部门组织的技术成果鉴定，对解决我国飞机、发动机疲劳断裂问题、提高其可靠性具有重大意义，标志着我国在该技术向工业应用方面迈出了重要的一步[8]。
2．本课题研究的意义和价值
随着《中国制造2025》规划的提出，世界海洋油气开发已呈现出向深海和极地进军的趋势，这对海洋工程平台用钢的综合性能提出了更高的要求。激光冲击强化技术可以显著提高金属材料的综合机械性能，可以有效解决海洋工程重型装备关键零部件的防腐蚀问题。
本课题采用建立690高强钢表面诱导残余应力的数值仿真，能够有效避免实验所带来的实验材料昂贵，实验工作量大，结果存在部分局限性等缺点，减少实验次数，从而有效的缩短实验周期，为研究激光冲击690高强钢表面诱导残余应力的实验提供理论支持与方向指导，从而为解决海工平台关键零部件防腐提供技术支撑[14]。
3．参考文献
