影响激光喷丸成形中板料最终成形形状的工艺参数众多，为了达到需要的板料变形量及残余压应力层深度，必须对各工艺参数进行优化控制。利用正交表设计了主要的激光器和板料参数，并用ANSYS／LS－DYNA模拟了全部情况。采用极差法对数值计算结果进行分析，得到了各因素的主次关系以及较优的参数水平组合。结果表明，利用正交法对激光喷丸成形工艺参数进行优化设计可以有效控制残余应力形态，从而控制板料变形，对试验具有重要的指导意义。

为了减小焊接变形，优化焊接工艺，需要准确预测激光焊接过程中温度场的分布情况，使用有限元模拟来预测温度场的分布是一种较好的方法。通过分析和总结激光焊接过程有限元模拟和理论分析的研究现状，以平板的焊接为例，建立了物理模型，并利用ABAQUS进行了激光焊接三维温度场的有限元模拟，讨论了模型的网格划分、边界条件及其模拟结果的后处理。模拟结果可以给出试件上任意一点任意时刻的温度情况，在激光功率为2000W、焊接速度为20mm／s的参数下模拟焊接2mm厚的A3钢板。结果表明，最高温度为3100℃左右，距焊接中心横向4mm处A点的最高温度为150℃左右，与相同参数条件下的实验结果基本一致，说明有限元模拟可以准确预测焊接过程的温度场分布情况。

激光冲击处理(LSP)(或激光喷丸强化)是利用激光冲击波压力对材料表面实施强化处理的一种新型表面处理技术。经激光冲击后，残余压应力在材料表面和深度方向上的分布和大小是评价激光冲击效果的一个重要指标，而有限元模拟(FEM)是预测激光冲击处理后残余应力场分布和大小的一种有效方法。在利用ABAQUS软件对激光冲击处理6061-T6铝合金进行数值分析时，讨论了有限元模型、材料性能、冲击加载方式、分析时间等关键问题的处理方法，并分析了激光冲击后残余应力场的分布特点，最后利用有限元模拟考察了激光冲击次数对残余应力场的影响。

在分析激光喷丸和机械喷丸强化机理的基础上，以有限元软件ABAQUS/CAE为平台，建立了激光喷丸强化模型和机械喷丸强化的有限元模型。解决了激光喷丸强化中激光冲击波转换加载的方法;对于机械喷丸强化，解决了弹丸与板料间的装配模型。数值模拟分析了激光单点喷丸板料后，材料厚度方向的残余应力分布，以及激光多点。多排喷丸板料后材料厚度方向的残余应力分布。对于机械喷丸强化，分析了单个弹丸高速撞击板料和多个受控弹丸撞击板料后残余应力分布场情况。通过分析比较这两种方法在板料中产生的残余应力大小、残余应力深度以及表面形貌的优劣，得到的结论是，激光喷丸强化提高材料使用寿命的效果明显优于传统的机械喷丸强化技术，激光喷丸有望替代传统机械喷丸技术在材料表面改性强化中获得广泛应用。

通过对激光喷丸成形(LPF)中残余应力场分布的研究,找出单点喷丸残余应力分布形式,以及单点多次、多点不同路径喷丸中后续冲击对前次冲击残余应力分布的影响规律。对准确控制残余应力分布,获得激光喷丸后所需的板料形状具有指导意义。利用钕玻璃高功率脉冲激光对厚度为1.2 mm的LY12CZ硬铝合金进行了单点激光喷丸,用X衍射应力测定仪考察了单点冲击后材料表面及深度方向的残余应力,用厚度为2 mm 的6061-T6铝合金板料进行三列窄条激光喷丸变形实验。以ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件为平台,建立了具有一定精度的激光喷丸过程中冲击波压力的加载模型,对板料的变形过程进行了数值模拟, 分别考察了不同激光能量,板料尺寸,冲击路径等工艺参数对残余应力场分布的影响。实验结合数值模拟探索激光喷丸的主要参数和残余应力场之间的相互关系。

在对激光热应力成形(LTF)和激光喷丸成形(LPF)的技术优势进行分析的基础上,提出了一种板料激光预应力复合喷丸成形技术,其将连续激光的热堆积作用和脉冲激光的冲击波作用相结合,是一种热效应和力效应复合的成形方法。板料激光预应力复合喷丸成形技术首先使用CO2激光器对2 mm厚的SUS304不锈钢板料按特定的轨迹扫描以施加预应力,实现板料基本形状成形,然后通过ATOS-Ⅱ光学扫描测量系统测量成形后板料表面的轮廓点云图,利用逆向软件Imageware建立成形板料的虚拟模型。利用有限元软件ABAQUS与逆向软件Imageware的接口,将虚拟模型转换为有限元分析模型,通过调整激光工艺参数和控制激光喷丸轨迹,模拟得到最优的残余应力场分布。然后使用数值模拟优化的激光工艺参数和喷丸轨迹进行板料激光喷丸成形实验。结果表明,经激光复合成形的板料获得预期的形状,且正反两面都呈残余压应力场分布。

对不锈钢SUS304板料进行了激光喷丸成形的可视化数值模拟分析和实验研究。以有限元分析软件ABAQUS/CAE为平台,通过建立的激光喷丸过程冲击波加载的转换模型,把脉冲激光能量转换成冲击波压力,利用用户子程序解决了脉冲激光束连续逐点喷丸板料变形的轨迹控制,实现激光喷丸板料动态变形过程的可视化。通过所建立的模型,对脉冲激光喷丸后材料表面的微观塑性流动过程进行了分析,研究了表面微观形貌的变化。

在对激光喷丸成形(LPF)机制分析的基础上, 采用ABAQUS软件对激光喷丸成形过程进行了有限元数值模拟, 分析了激光喷丸后板料的变形和残余应力场的分布情况。结果表明激光喷丸在板料表层的塑性变形层中诱导出压应力, 在塑性变形层以下部位出现拉应力, 这种应力分布形式打破了板料内部原有力系的平衡, 促使板料发生弯曲变形, 从而使板料内部应力重新分布以达到新的平衡, 最终在板料厚度方向形成上下两面为压应力, 而中部为拉应力的新的残余应力场。研究结果对理解激光喷丸成形过程及其本质, 进行激光喷丸工艺参数的合理优化、板料变形过程的有效控制和进一步的实验研究具有指导意义。

激光冲击处理是利用激光诱导的高幅冲击波对材料表面实施改性的一种新技术.经激光冲击后,金属表面存在一定形式分布的残余压应力,残余压应力的存在能明显提高金属抵抗疲劳的能力.本文分析了激光冲击处理的基本原理和残余应力的形成过程,着重讨论了激光冲击处理过程中各种参数对残余应力场的影响,从而能更好的理解激光冲击处理后金属表层残余应力的分布特点,以及各种工艺参数对残余应力影响的一般规律.

激光喷丸成形是脉冲激光束冲击金属表面时形成一种冲击波,传入工件内部使受喷材料在表面及内部产生深层分布的残余压应力场而使板料成形的技术。分析了多点全面喷丸成形、多点选择喷丸成形单曲面和马鞍形双曲面的激光喷丸方法,建立了激光冲击波加载的数学模型,并以有限元软件ABAQUS为平台,对不同形状和尺寸的板料进行了激光喷丸成形的数值模拟,验证了所分析的喷丸轨迹的正确性。发现采用不同轨迹对板料进行喷丸可以得到不同形状的板件。通过模拟,可以为实验提供更准确的喷丸方案,从而提高喷丸的效益和替代传统的试喷方法。