【摘 要】
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目的 激光冲击强化可在零部件表面形成梯度结构的强化层，从而提升结构的抗疲劳性能。为了获取TC4钛合金激光冲击强化层的弹塑性本构模型参数，结合纳米压痕实验和有限元模拟技术，进行了激光冲击强化TC4钛合金的材料参数反演计算。方法 首先，在TC4钛合金试样侧面沿强化层深度方向进行了纳米压痕测试，获得了距表面不同距离处的载荷-压入深度曲线。进而，基于幂律应变硬化模型，通过无量纲方程和有限元模拟反演得到激光
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（12072295，12192214，11872321）；
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目的 激光冲击强化可在零部件表面形成梯度结构的强化层，从而提升结构的抗疲劳性能。为了获取TC4钛合金激光冲击强化层的弹塑性本构模型参数，结合纳米压痕实验和有限元模拟技术，进行了激光冲击强化TC4钛合金的材料参数反演计算。方法 首先，在TC4钛合金试样侧面沿强化层深度方向进行了纳米压痕测试，获得了距表面不同距离处的载荷-压入深度曲线。进而，基于幂律应变硬化模型，通过无量纲方程和有限元模拟反演得到激光冲击强化TC4钛合金梯度强化层的弹塑性参数。最后，将反演获得的弹塑性本构模型材料参数用于有限元模拟，将模拟结果与实验结果进行对比，验证了参数反演结果的合理性。结果 结果表明，强化层表面的弹性模量和纳米硬度较母材分别提高了11%和30%，强化层内的应变硬化指数和屈服强度沿深度方向分别递增和递减；模拟的载荷-压入深度曲线与实验曲线吻合较好，最大压入载荷、弹性模量和纳米硬度的模拟误差分别小于1%、7%和3%，证实了参数反演结果的合理性。结论 通过无量纲方程反演算法得到的强化层本构参数有较强的可信度。激光冲击强化可有效提升TC4钛合金的表面力学性能，强化层的本构参数呈梯度分布，表面的抗塑性变形能力大幅提升。
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