激光冲击强化（LSP）能够提高金属的疲劳抗力，但是LSP所产生的复杂表面微观结构使得预测其力学行为极为困难。近日，南京航空航天大学易敏教授团队提出一个晶体塑性建模框架，用以预测经过LSP处理的钛合金的拉伸行为和疲劳寿命。在这个框架中，LSP引起的三种强化机制（即残余应力、晶粒尺寸梯度和位错密度）被完全考虑在内，并通过结合晶体塑性有限元结果和改进的Tanaka—Mura模型来评估疲劳寿命。

       本工作定量阐明了LSP的三种强化机制及其对拉伸和疲劳性能的各自贡献。在拉伸性能方面，主要的强化贡献归因于LSP诱导的晶粒尺寸梯度，其次是位错和残余应力。至于疲劳寿命，所有的预测结果都在±2倍误差范围内。研究发现，平衡残余应力与晶粒尺寸和位错对于提高疲劳寿命至关重要。这项工作提供了一种预测评估LSP合金的拉伸和疲劳性能的方法，并且对于通过LSP微观结构工程来增强疲劳寿命具有启发性。该研究以“Predicting tensile behavior and fatigue life of laser shock peened titanium alloy by crystal plasticity model”为题，发表在力学领域一区Top期刊International Journal of Fatigue（影响因子5.7，https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2024.108476）。易敏为该论文通讯作者，博士研究生胡文轩为该论文第一作者。