为了研究激光沉积薄壁件的高度对残余应力分布的影响规律，建立了热力耦合有限元模型，并模拟了激光沉积316L不锈钢薄壁件的温度场和应力场。将测试结果与模拟结果进行对比，验证了模型的正确性。结果表明：随着高度的增加，沿着高度方向的纵向应力从均匀分布的较大拉应力逐渐转变为下部拉应力较小、上部拉应力较大。边界处的竖直方向应力随着高度的增加而逐渐增大，且拉应力较大的区域，尺寸逐渐增大。沿着长度方向的纵向应力随着高度的增加而略有减小。由于沉积带来热循环，下层的纵向应力逐渐消减。随着高度的增加，薄壁件底部的竖直应力逐渐变为两端呈拉应力、中间呈压应力，且应力大小随着高度的增加而增加。

利用激光粉末沉积技术成功制备AlSi10Mg铝合金薄壁件。采用粉末负离焦和增大熔覆间隙停留时间的工艺策略，解决铝合金成形过程中熔覆层边缘粗糙、塌陷的问题，并分析薄壁件扫描和沉积不同成形方向上的显微组织和力学性能。结果表明：单道成形的最佳工艺参数为激光功率密度P=370 W/mm2、扫描速度Vs=1.2 m/min、送粉流量Vf=8.5 g/min。薄壁件边缘塌陷程度随熔覆间隙停留时间增大而减小，随着粉末离焦量增大而增大。薄壁件扫描方向的显微组织为细碎的枝晶和少量的等轴晶，沉积方向为粗大的枝晶。薄壁件扫描方向的硬度可达130 HV，抗拉强度可达280.12 MPa，延伸率为12.12%，明显优于沉积方向。

激光增材制造具有快速、柔性和绿色制造等技术优势, 但增材制造过程中高的温度梯度变化和不均匀相变所致的拉应力, 易导致零件的变形和力学性能不足。本文针对激光增材GH1131高温合金薄壁件进行激光冲击强化处理, 以激光能量、冲击次数为变化量, 分析了激光冲击强化前后薄壁试样件的表面变形、表面粗糙度、表面残余应力、表面硬度。结果表明, 激光冲击强化后, 相对于激光冲击强化方向, 薄壁件呈现凸面变形, 并且变形量、表面粗糙度增加, 分别增加了48.87 μm、0.43 μm; 随着激光能量的增加, 试样件表面残余应力和表面显微硬度先增加后减小, 相比初始件分别增加了352 MPa、48 HV; 随着冲击次数的增加, 薄壁件呈现凸面变形, 并且变形量、表面粗糙度增加, 分别增加了45.78 μm、0.65 μm; 试样件表面残余应力和表面显微硬度均增加, 相比初始件分别增加了572 MPa、198.2 HV,但增加量有所减少。

为了改善收割机割刀等薄壁件在激光熔覆提升性能时容易产生形变的状况，采用Nd∶YAG激光加工系统在Hilbert分形式、轮廓偏置式和光栅式的3种不同的扫描路径下分别制备不同的铁基合金熔覆涂层，并取得了基材形变量和熔池深度等相关数据。结果表明，轮廓偏置式扫描路径在中心处的熔池深度最大，为0.75mm，且试样形变量达到了0.30mm；激光熔覆过程中熔池与其附近区域的温度梯度和基材形变量有着正相关的关系，熔池深度越大，温度越高，不同区域之间的温度梯度越大，产生的热应力越大，进而形变的倾向也会越大；光栅式扫描路径熔池深度随时间递增，温度梯度较小，故对基材的形变倾向较弱，且所制备的熔覆涂层质量较好，是适合于薄壁件激光熔覆的扫描路径。此研究对薄壁件激光熔覆具有指导意义。

针对薄壁件振动测量的需求,将双目视觉与特征匹配跟踪结合,提出了一种较为准确的薄壁件振动测量方法。先利用双目相机连续采集薄壁件的振动图像,并进行滤波和二值化等图像预处理操作;再选取左右相机拍摄的第一帧图像,根据极线约束原理对图像上的特征点进行立体匹配;利用改进后的光流法对第一帧图像上的特征点进行跟踪,从而获得第二帧到最后一帧图像上特征点准确的像素坐标;最后根据双目视觉测量原理获得物体的三维振动位移信息。实验研究和分析结果表明,该方法能够准确测量薄壁件的振动位移信息,为进一步开展振动特性分析、减振优化设计和结构损伤识别等研究提供一种新的技术参考。

增材制造（3-D打印）作为一种近净成形技术,为钛合金薄壁件高质量毛坯制造提供了新途径,但在薄壁件成形过程中产生的变形与残余应力会影响试件的成形质量与后续加工。为了解决这一问题,采用激光选区熔化成形TC4钛合金薄壁件,研究了激光功率、扫描速率、薄壁厚度和扫描路径方向对试件变形与残余应力的影响,测量了试件不同深度的表面残余应力。结果表明,变形主要在薄壁件顶层两侧,最大残余应力主要分布在试件底层与薄壁件中间;当激光功率为180W、扫描速率为1200mm/s时,试件变形最小；当壁厚为0.6mm、扫描路径方向45°时,试件残余应力最小;薄壁件的未处理表面残余应力大于内层表面残余应力。该研究为钛合金薄壁高质量毛坯制造提供了技术帮助。

通过建立周向倾斜薄壁圆环模型，得到了周向偏移量和倾斜角之间的关系; 通过优选周向偏移角，并基于激光熔覆近净成形技术，获得了结构稳定、高度和宽度误差较小的周向悬臂薄壁圆环。结果表明，满足熔覆要求的熔覆件的偏移角为0.75°，倾斜角为25.95°; 周向倾斜薄壁圆环成形较优的工艺参数组合是周向偏移量为0.11 mm，Z轴提升量为0.224 mm。

采用数值模拟方法, 研究了激光冲击不同厚度钛合金零件时沿零件表面和深度方向的残余应力场分布规律, 并通过动态分析, 研究了冲击波在不同平面间的反射情况。结果表明, 当其他参数不变时, 试样的正面残余应力随厚度的增大而增大, 而反面残余应力随厚度的增大先增大后减小。当试样厚度为4 mm时, 正面显微硬度最大值为440.2 HV；当试样的厚度为2 mm时, 反面显微硬度最大值为416.1 HV。冲击波与声阻抗接触面作用产生的拉伸波与压缩波对残余应力场的分布有显著影响。

基于视觉的位移和振动测试方法大多需要人工在结构表面预设物理标记, 这使得现场测试和监控变得繁琐。针对现有机器视觉技术在薄壁件振动模态测试上的不足, 提出基于曲率尺度空间(CSS)角点检测与匹配的薄壁件振动模态测试方法。该方法通过人工设置的虚拟角点代替传统的物理标记, 利用改进的CSS角点检测方法定位振动图像序列中的关键点, 并采用基于像素平方差改进的匹配方法实现关键点匹配, 最终获取振动信息并识别模态参数。对薄壁梁和薄壁圆筒进行振动模态实验, 并利用有限元仿真和加速度传感器进行分析验证, 结果表明, 该方法能够有效准确地获得薄壁件的模态参数, 测试精度误差在5%以内。

基于光内送粉技术, 进行了空间密排多元扭曲薄壁件的成形研究, 获得了熔覆喷头的空间运动轨迹及姿态; 根据熔覆层截面与工艺参数之间的解析关系和单道实验, 建立了高度工艺模型, 并进行了二元扭曲薄壁成形; 采用间歇熔覆工艺, 完成了多元扭曲密排叶片的堆积。检测结果表明, 成形件表面平整, 叶片单元最小间隙为6.5 mm, 叶片厚度基本稳定在2.7 mm; 各部位组织致密、显微硬度分布较均匀。