为了研究基于光束离散的激光相变硬化蠕墨铸铁RuT300材料的应力分布状态,构建了离散激光相变硬化RuT300弹塑性本构模型,分析温度对热应力和残余应力的影响。结果表明:材料表面较大的热压应力分布与二维离散点阵光斑相对应,激光快速加热引起的材料各部分温度差异使得模型X轴路径上的热应力呈波浪形分布,离散光斑加载区域的X、Y方向热应力峰值为-635 MPa,约为Z方向的1.8倍,随着深度的增加,模型截面热应力逐渐降低;材料表面激光加载区域的残余应力大于非加载区域,X、Y方向的残余拉应力为主要残余应力,应力值在200 MPa 左右,X轴路径上X方向的残余应力最大;随着激光功率的增加,残余应力峰值增大,材料受较大残余应力影响的区域扩大,延长激光加热时间时,加载区域残余应力峰值的变化幅度在2.4 MPa内。
《基于光束离散的激光相变硬化蠕墨铸铁应力场数值模拟》这篇研究文章主要探讨了在激光相变硬化过程中，蠕墨铸铁（RuT300）材料的应力分布状态。蠕墨铸铁是一种特殊的铸铁，其内部结构包含蠕墨石墨，具有良好的机械性能和耐磨性，常用于航空航天、汽车工业等领域。
文章通过构建离散激光相变硬化RuT300的弹塑性本构模型，深入研究了温度变化对热应力和残余应力的影响。在这个过程中，激光被离散成二维点阵光斑照射在材料表面，这种光束离散方式能更精确地控制激光能量的分布和作用区域。
研究结果显示，材料表面的热压应力分布与二维离散点阵光斑的形状紧密相关，呈现出较大的压应力。由于激光快速加热导致材料各部位的温度差异，模型X轴路径上的热应力呈现波浪形分布。在离散光斑加载区域内，X、Y方向的热应力峰值达到-635 MPa，是Z方向的1.8倍。随着深度的增加，模型截面的热应力逐渐减小。
在残余应力方面，激光加载区域的表面残余应力明显高于非加载区域。主要的残余应力为X、Y方向的拉应力，应力值大约在200 MPa。其中，X轴路径上X方向的残余应力最大。激光功率的增加会使得残余应力峰值增大，同时，受较大残余应力影响的区域也会随之扩大。而延长激光加热时间时，加载区域的残余应力峰值变化幅度在2.4 MPa以内。
这项研究对于理解和优化激光相变硬化工艺具有重要意义，特别是在控制蠕墨铸铁材料的性能和防止因应力过大导致的裂纹形成等方面。通过数值模拟，可以预测和调控激光处理过程中的应力分布，从而提高材料的硬化效果和使用寿命。
离散激光相变硬化技术结合蠕墨铸铁的特性，可以实现对材料表面微结构的有效控制，改善其力学性能。而通过数值模拟研究应力场，有助于在实际应用中避免或减少因热处理产生的不利影响，提升产品质量。
