通过激光喷丸成形实验研究了不同工艺参数对2024铝合金单曲率件及S形双曲率异形件的变形方式和变形量的影响规律,分析了S形双曲率异形件的制造方法,并实验获得了三维扭曲件。结果表明,当增大激光单脉冲能量和减小试样厚度时,试样容易发生凹面成形,反之,试样容易发生凸面成形。增大冲击区面积和光斑搭接率会增大试样的变形量,但不会改变其变形方式。激光喷丸成形2024铝合金S形双曲率异形件和激光喷丸成形单曲率件的规律一致。为了获得2024铝合金S形双曲率异形件,薄板材可采用“凸面成形+凸面成形”的方式,厚板材可采用“凹面成形+凹面成形”的方式。

带筋整体壁板正代替传统装配壁板成为航天领域的重要结构件, 但由于筋条的约束作用, 其成形较为困难。激光喷丸成形因具有高应变率效应和较强成形能力, 是解决带筋整体壁板成形的重要工艺途径。详细阐述了基于固有应变的带筋壁板激光喷丸成形建模方法, 以航天典型网格壁板为例比较了三种不同建模方法的运算效率和精度。证明梁单元模型的计算分析效率相对较高, 壳单元适用分析筋条与壁板之间的相对变形。将上述模型应用于带筋壁板激光喷丸成形变形预测, 针对单筋壁板和网格壁板两种特征带筋壁板, 分析了筋条截面和筋条分布对带筋壁板激光喷丸成形结果的影响。证明网格壁板双向弯曲差异不大, 单向筋条有利于成形单曲率曲面, 且筋条高厚比和宽高比越小沿筋条方向直线性越好。

激光冲击成形技术用于微细薄板拉深成形，有望改善传统成形中的高昂模具费用及摩擦效应问题。采用纳秒高能短脉冲激光诱导冲击动态压力载荷，研究了激光能量密度在15.1~27.0 J/cm2范围内薄板工件的激光冲击动态拉深半模成形的变形量变化规律与成形极限，实验观察到了逆向形变的发生。分析结果表明表面逆向形变是工件在激光冲击载荷作用下撞击下模底面后反弹而产生的。进一步研究了激光能量密度对逆向形变的影响，提出了通过降低激光脉冲能量、由单脉冲到多脉冲作用的方法改善逆向回弹，有效实现了较高的模具贴合程度。

激光冲击成形(LPF)技术利用激光与物质相互作用时产生的等离子体冲击波进行塑性变形,它结合了激光冲击强化与塑性成形的优点,在大型复杂曲面零件成形、微机电系统结构元器件制造、装配、整形等领域具有深远应用前景。介绍了LPF的历史背景,根据变形模式将其分为凸面成形和凹面成形两大类,分析了成形机理和技术优势。在几何形状、材料性质、成形缺陷、分析手段等方面,阐述了其研究现状,并就其存在的主要问题和研究动态进行了深入讨论,指出了发展过程中面临的机遇和挑战。

激光微冲击成形(μLPF)是利用脉冲激光产生的等离子体爆轰波的冲击力效应使超薄板材产生塑性变形的新技术。通过自主开发的有限元网格划分程序MicroMesh,实现了规则晶粒、晶界以及不规则晶粒、晶界的网格划分,并利用动态显式有限元方法(FEM),对超薄板材脉冲激光微冲击成形过程进行了晶粒级的数值模拟。较之一般的连续介质有限元方法,考虑晶粒和晶界的有限元法能够更好地反映板材的微观组织与性能。研究结果表明,该方法可以有效地模拟激光微冲击成形中板材的变形过程。

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。

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。

针对金属板料激光喷丸成形的特点,提出用ABAQUS软件进行激光喷丸成形的数值模拟.分析了有限元模型的建立和网格的划分,激光脉冲的处理和模拟时冲击波的加载换算,讨论了在激光喷丸成形模拟过程中边界条件的限制,并进行了相应的模拟试验.