为研究不同应变速率下激光喷丸对6061-T6铝合金力学性能的影响，对标准拉伸试样进行单面和双面激光喷丸强化处理，随后在0.0001~0.1 s-1 4种连续应变速率加载条件下，对未喷丸、单面喷丸、双面喷丸3组试样进行了力学性能测试，同时测试了试样表面残余应力，分析了喷丸前后材料表面粗糙度变化及其对延伸率的影响，探讨了激光喷丸后力学性能变化的微观机理。结果表明，抗拉强度(UTS)及屈服强度随应变速率的增加而增大，延伸率随应变速率的增加略微减小；与未处理试样相比，单面激光喷丸后，铝合金的抗拉强度及屈服强度得到小幅提高，延伸率大约降低了1%；双面激光喷丸后，铝合金抗拉强度最大提高了10.8%，屈服强度最大提高了12.5%，延伸率降低了2%左右。激光喷丸区域晶粒得到细化，位错密度得以增加，6061-T6铝合金的力学性能得到改善。

激光微冲击成形(μLSF)是利用微尺度脉冲激光和材料相互作用产生高幅冲击波压力实现材料微小塑性变形的技术，其综合了激光成形、冲击强化和塑性成形等技术的优点，通过控制激光工艺参数和合理的路径规划获得所需的微观几何形状和表面质量，具有良好的柔性，在材料微塑加工领域具有显著的技术优势。在介绍激光微冲击成形技术原理和特点的基础上，分析了微尺度激光冲击成形中的压力模型、本构模型及其工艺方法，讨论了激光微冲击成形中涉及的关键技术，综述了激光微冲击成形表面的质量及相关性能的研究现状，指出当前激光微冲击成形研究中存在的问题，并对今后的研究做了展望。

为了研究多点激光微喷丸对表面形貌的影响，采用实验方法测试了激光微喷丸处理后纯铜材料的表面形貌，对不同工艺参数条件下的处理表面进行了分析，给出了合理的表征方式，探讨了主要工艺参数对表面形貌的影响规律。结果表明，激光微喷丸后表面粗糙度增加；激光脉冲能量和搭接率是影响表面轮廓以及轮廓支承长度率的主要因素；通过对多点激光微喷丸强化纯铜表面形貌的分析和合理表征，为工艺参数的选择和表面质量的有效控制提供理论指导。

为研究不同激光喷丸覆盖率对含预制裂纹试样疲劳裂纹扩展性能的影响，采用有限元软件Abaqus和疲劳分析软件MSC.Fatigue相结合，对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行了三种不同喷丸区域即15 mm×15 mm、34.5 mm×15 mm和15 mm×60 mm的双面激光喷丸强化和疲劳裂纹扩展的数值模拟。分析不同覆盖率下激光喷丸强化诱导的残余压应力对裂纹闭合效应影响，探索不同覆盖率对疲劳寿命增益的影响。结果表明，经过激光喷丸后，三种不同覆盖率下的疲劳裂纹扩展速率较未处理试件都有一定的降低；喷丸覆盖区域的选择对激光喷丸后CT试样的疲劳寿命有显著影响，其中，对15 mm×60 mm区域进行喷丸后的疲劳裂纹扩展速率降低幅度最大，疲劳寿命增益最为明显。

为了保证高质量的微尺度激光喷丸强化(μLSP)，建立了恰当的数值模拟分析模型，并对模拟中的一些关键技术问题进行了研究和处理。通过对比模拟得到的残余应力场表征值与工艺参数计算所得数据，找出了影响微尺度激光喷丸诱导残余应力场的表征值的关键参数。利用基于响应面的Box-Behnken优化方法进行实验设计，提取各组激光工艺参数下的残余应力表征值进行数据处理，确定各因素以及相关因素的交互作用对残余应力表征值的影响，建立了激光工艺参数与平均表面残余应力的二次回归模型，并对模型的合理性进行了验证，在此基础上确定了最佳激光工艺参数组合。

为研究不同激光喷丸(LSP)工艺参数对强化效果的影响，以ISIGHT软件为平台，结合数值模拟软件ANSYS建立了激光喷丸参数化文件。采用多岛遗传算法对激光工艺参数进行优化，获得一组最佳参数组合。探讨了不同峰值压力及光斑半径对残余应力场及塑性变形的影响，结合实验对优化后激光参数下的塑性变形结果进行了验证。结果表明：模拟结果和实验结果一致性较好，所设计的优化方法可行，对今后的研究具有指导意义。

为了研究不同应力比下激光喷丸强化（LSP）对6061-T6铝合金疲劳裂纹扩展性能的影响，采用有限元软件ABAQUS和疲劳分析软件MSC.Fatigue相结合，对应力比为0.1、0.3、0.5条件下的6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行了激光喷丸强化疲劳裂纹扩展的数值模拟，分析残余压应力对高低应力比下的裂纹闭合效应，探索不同应力比对激光喷丸强化疲劳寿命增益的影响。结果表明，经过激光喷丸后，3种不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率较未处理试件都有一定的降低；应力比的取值对激光喷丸后CT试样的疲劳寿命有显著影响，应力比越小，激光喷丸对CT试样疲劳寿命的增益影响越明显。

对AZ31B镁合金中心缺口试样进行激光喷丸强化(LSP)处理，并进行拉-拉疲劳试验。通过研究激光喷丸前后表面完整性的变化规律，发现喷丸后AZ31B试样以滑移和孪生两种方式产生塑性变形，表面及深度方向显微硬度较基体提高50%左右，喷丸区表面残余压应力值达到-126.29 MPa，晶粒内部出现大量滑移线和孪晶，晶粒明显细化。通过测量加载点轴向载荷和轴向位移分析了激光喷丸前后的疲劳性能，并比较激光喷丸前后疲劳断口形貌特征，发现喷丸后试样表面没有产生明显的疲劳裂纹源，残余压应力使裂纹尖端的实际应力强度因子降低，提高了疲劳裂纹萌生和扩展抗力，疲劳裂纹扩展路径较未处理试样更为曲折，最终断裂区韧窝尺寸比未喷丸件更大更深，表明激光喷丸后试样的塑性有所提升。

采用波长为1064 nm，脉冲宽度20 ns的YLSS-D25A/M型激光器，按预定轨迹对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)疲劳试样进行大面积光斑搭接的双面激光喷丸强化(LSP)处理，研究了喷丸强化前后试样中残余应力的分布情况，讨论了激光喷丸处理对含预制裂纹CT样疲劳裂纹扩展速率的减缓程度，分析了激光喷丸后试样的疲劳断口特征。结果表明，激光喷丸强化诱导的残余压应力场能有效地降低疲劳裂纹扩展速率，疲劳寿命提高64.4%，观察试样激光喷丸后疲劳断口的宏微观形貌，发现在疲劳裂纹扩展区，张应力轴与裂纹平面垂直，正断面上出现明显的疲劳辉纹，疲劳辉纹间距随着裂纹的扩展而逐渐增大。