采用COMSOL Multiphysics建立了纳秒脉冲激光清洗2024铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的有限元模型,分析了不同参数对激光清洗温度场和清洗深度的影响,并进行了实验验证。结果表明:扫描速度以搭接率的形式影响清洗效率,扫描速度越慢,清洗速率越小,当搭接率为50%时具有合适的清洗效率;随着激光能量密度增加,漆层表面和基体表面的最高温度线性升高,当激光能量密度达到25 J/cm 2时,激光辐照区域的漆层材料完全被去除,铝合金基体的烧蚀深度为50 μm;在激光能量密度为25 J/cm 2,搭接率为50%的实验参数下,基体表面沟槽峰谷高度为50.234 μm,在此参数组合下可以获得良好的符合涂装工艺要求的表面。该结果可为研究纳秒脉冲激光清洗及其工艺参数的选择提供参考。

利用电子万能试验机和Hopkinson杆，结合准静态和动态的试验方式，在大范围应变率（10-4~103）内进行了拉伸和压缩测试。根据试验数据，绘制了不同应变率下的真实应力应变曲线，构建了2024铝合金材料的动态本构模型。结果表明，2024铝合金是应变率不敏感材料；高应变率下，韧性降低，脆性增大；2024铝合金表现出明显的温度软化效应，随着应变的增大，试验件温度升高，温度软化效应放大；本构模型在大范围应变率内能精确预测动态力学性能。