：激光铣削时能量是以局部热源的形式照射到基体表面上，集中的能量会引起铣削过程中温度场分布不均匀和不稳定。以Al₂O₃陶瓷材料激光铣削为例，建立了激光多道铣削的三维温度场有限元模型。利用ANSYS软件中的APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言模拟了多道铣削时热源的移动。模拟结果表明：随着铣削过程的进行，后面的铣削道光斑中心的温度比前面的铣削道的中心温度高，且具有的热影响区也大；温度梯度变化最大的地方是在扫描方向发生改变的铣削样件边沿区域。将模拟结果的最高温度和文献中的实验结果进行比对，一致性较好。

基于ANSYS有限元分析软件建立了温度场的三维有限元模型，分析了激光铣削加工参数，如激光功率，扫描速度，光斑直径和重叠率对温度场和陶瓷表面质量的影响规律。分析结果表明，激光功率和扫描速度对材料的去除率具有重要的影响，铣削深度随着激光功率的增加而增加，随着扫描速度的增加而降低。但是，激光扫描速度和重叠率对铣削质量的影响更大，降低扫描速度及加大重叠率可以提高铣削层的质量。利用NdYAG脉冲激光器对Al2O3陶瓷样品进行了激光铣削实验，并将实验获得的深度和宽度值与模拟后获得的数值进行了对比。结果表明,数值模拟获得的宽度值和深度值与实验获得数值非常接近。数值模拟可以用来预测激光铣削深度和宽度，为陶瓷材料的激光铣削提供了一种有效的控制方法。

以ABAQUS和MSC.fatigue软件为平台, 建立了激光喷丸强化前后试样疲劳寿命及薄弱位置预测的有限元分析模型。为研究材料强度对激光喷丸强化效果的影响, 以AZ31B和ZK60两种不同强度变形镁合金为对象, 对激光喷丸强化后的残余应力和塑性变形进行了分析, 并预测了喷丸前后的疲劳寿命, 两种材料的疲劳寿命增益分别为112.04%和181.2%。结果表明, 高强度材料激光喷丸强化效果优于低强度材料。

基于模糊数学理论，综合考虑影响激光喷丸(LSP)强化诱导三维残余应力场的多种因素及其多层次性，建立了残余应力场优劣的二级模糊综合评判模型。以两组有限元分析的数据为例，对激光喷丸诱导三维残余应力场的优劣进行模糊综合评判，并对两组疲劳试样进行疲劳模拟试验，得到的疲劳寿命结果很好地证明了模糊综合评判结果的正确性。该方法可为优化和控制激光喷丸强化诱导三维残余应力场提供理论依据。

为研究铜合金薄板的脉冲激光弯曲成形工艺, 基于 Taguchi方法对单道单次扫描成形 V形件的工艺进行了正交试验设计。以弯曲角为响应目标, 以望大特性的信噪比评估弯曲角的品质特性, 得到了最佳工艺参数组合: 激光功率 P为 24W, 扫描速率淄为 500 mm/min, 离焦量 L为 4 mm, 实验测得弯曲角为 1.362毅。在成形 V形件的实验基础上采用多道多次扫描方式进行了预定曲率半径的圆弧曲面成形实验。依据扫描次数与弯曲角之间的关系规划了扫描路径和扫描次数, 实验结果与预设目标有较好的一致性; 半路径扫描比全路径扫描更能得到理想的变形效果和表面质量。实验中发现, 因铜合金薄板热传导率高、厚度小, 激光扫描时上下表面的温度梯度不太明显, 成形机理以屈曲机理为主。

为研究激光喷丸对高强度变形镁合金ZK60疲劳性能的影响机理，使之适应交变应力结构件的工作需要，进行了激光喷丸强化表面改性和拉伸疲劳性能实验。实验结果表明，在激光喷丸强化区域获得有益的残余压应力，产生硬化效应，表面塑性变形的微小区域，变形轮廓曲线波动范围较基体小，增加喷丸次数可增强激光喷丸的强化效应。经3次激光喷丸后，中心孔疲劳试样的平均疲劳寿命由未喷丸试样的78023次提高到125641次，寿命增益达61%。从断口来看，激光喷丸强化主要是改变了裂纹源萌生位置，延缓了裂纹扩展速率，对瞬断区无明显影响。激光喷丸强化为镁合金的抗疲劳制造提供了新的途径。

为了研究激光冲击金属材料后，光斑中心区域材料力学性能异化现象，采用钕玻璃脉冲激光器产生的高能脉冲激光冲击强化型Fe-Ni恒弹合金(Ni42CrTiAl)材料。冲击后采用X射线应力仪对恒弹合金试样冲击区域表面进行了X射线衍射分析，测试了冲击区域残余应力分布情况。结果表明，在试样冲击区域产生了很高的残余压应力，且在光斑中心区域，残余应力值要略小于中心周围区域，出现了力学性能反弹现象。采用有限元模拟软件对冲击试验进行有限元模拟，进一步研究冲击诱导的残余应力分布情况；得到冲击区域有很高的残余压应力分布，且光斑中心区域的残余应力值小于其周围区域，模拟结果与测量结果一致。从冲击波运动、反射与逆向作用角度，探索了冲击区域中心出现的材料力学性能反弹现象的形成机理。这一结果对优化激光冲击强化过程和激光参量的选择是有帮助的。

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。

激光喷丸强化是利用高能短脉冲激光和材料相互作用诱导的冲击波压力使材料表面改性的技术,适度残余应力场分布对应着特定的强化效果,需要优化的激光喷丸轨迹来实现。连续激光喷丸过程中冲击波压力及其残余应力的变化很难用实验来测量分析,导致强化过程不能有效控制。采用数值分析技术,在激光喷丸有限元建模的基础上,解决了脉冲激光束连续逐点喷丸强化的模拟轨迹控制。以连续单点单次和单点多次激光喷丸6061-T6铝合金为研究对象,对冲击波压力传播、应力分布及表面曲度变化进行数值分析,揭示激光喷丸强化中激光冲击波传播及应力变化内在的相互关系,为激光喷丸实验过程中参数优选和表面质量的有效控制提供理论依据。

脆性材料由于其特殊的性能在工业产品中的应用日益增多, 相对于金属材料的加工技术, 目前对非金属脆性材料的加工工艺研究较少, 至今缺少高效的加工手段。随着激光技术的发展, 激光被公认为是加工脆性材料的一种很有潜力的加工工具。介绍了激光在脆性材料分离、成形、喷丸改性中应用研究的最新成果, 分析了其加工原理和技术特点。讨论了激光弯曲脆性材料过程中影响弯曲角度的几个因素, 提出了在激光喷丸脆性材料中应用位错理论解释激光使脆性材料改性的机理, 最后指出了目前激光加工脆性材料研究中存在的问题, 预测了激光加工脆性材料的发展前景。