为了研究激光温喷丸(WLP)工艺中的最佳冲击波压力，使用有限单元法模拟了激光温喷丸诱导的残余应力场分布，并分析了不同冲击波压力对残余压应力大小的影响。有限元模拟过程以6061-T6铝合金为研究对象，选取了六种不同的冲击波压力以及三种不同的温度作为试验条件，根据残余应力场的分布情况确定出了冲击波压力与温度的最佳组合。结果表明，不同于常温激光喷丸中最佳激光冲击波压力2～2.5倍的Hugoniot弹性极限(HEL)，激光温喷丸的最优冲击波压力应为2倍HEL。

为了使激光喷丸(LSP)强化技术更有效、灵活、安全地应用于工业加工中，使用光纤作为强激光脉冲的载体，构建了一种基于光纤传输的高功率激光喷丸强化系统。采用N-ON-1方法检测光纤的损伤阈值，确定相应激光器的脉冲能量，随后对6061-T6铝合金板料进行大面积喷丸强化，使用X射线衍射仪在金属表面10 mm×5 mm的区域内检测残余应力分布，同时对比两种激光光斑搭接率（相切、50%搭接）下喷丸强化后的效果。实验结果表明，此系统的峰值功率为10 MW，传输效率为80%，在加工试样表面得到了最大为-160.55 MPa的残余压应力，为激光喷丸强化的柔性制造提供了一定的理论依据。

激光温喷丸是一种新型的激光表面强化工艺, 即先将材料预热到一定的温度, 再对材料进行激光喷丸处理。相比于常温激光喷丸, 激光温喷丸产生的热-力效应更有利于提高循环载荷和高温下的残余应力和微观组织性能稳定性。温度和激光功率密度是影响激光温喷丸效果的两个重要因素, 本文以Johnson-Cook模型为本构模型, 用Abaqus有限元分析软件模拟分析了不同温度(250、 260、 270、 290、 310 ℃)和激光功率密度I0(7、 8、 9、 10 GW/cm2)下激光喷丸Inconel 718镍基合金后的残余应力分布, 从而确定了激光温喷丸镍基合金的较优工艺参数组合I0＝9 GW/cm2, T＝260 ℃,此时残余应力存在一极大值-489.06 MPa。在此基础上, 选取I0＝9 GW/cm2进行激光温喷丸(260 ℃)和激光喷丸实验, 用X射线应力测定仪和显微硬度计分别对试样的表面残余应力和显微硬度进行测试, 发现表面残余应力和模拟结果一致性较好, 激光温喷丸后的显微硬度相对于基体提高了60%, 比常温激光喷丸后的显微硬度更有所增大。

对平顶光束激光冲击2024铝合金诱导的残余应力情况进行了有限元模拟与实验研究。改进了平顶光束诱导冲击波的压力分布模型，并将该模型用于残余应力场的有限元模拟。在实验室环境下获得了适合用于激光冲击的高质量平顶光束，并使用该光束进行激光冲击2024铝合金的实验，实验结果和模拟结果基本一致。研究发现平顶光束冲击2024铝合金有如下特点：存在一个阈值，当激光冲击波压力小于该阈值时，影响区内残余应力场近似均匀分布；当冲击波压力大于该阈值时会引起“残余应力洞”，但该“残余应力洞”内部近似均匀分布。在深度方向上，塑性影响深度和最大残余应力深度随激光冲击波压力的增加而增加。

提出了一种激光冲击形成飞片，进而驱动飞片直接成形工件的复合工艺。结合剪切模具，使用波长1064 nm的NdYAG平顶型短脉冲激光束，在厚度为50 μm的铜箔上冲击得到高质量飞片，利用高速飞片直接在成形模具上进行塑性成形，获得了具有良好成形效果的胀形件和环形剪切件。对激光冲击驱动飞片复合成形的机理和性能进行了探讨，并对实验过程中出现的现象及问题进行了初步分析。作为一种高效冲压成形方法，不仅拓展了激光微冲击成形技术的应用领域，也为激光驱动飞片加载金属薄板成形微结构等研究提供了参考。