激(ji)光(guang)表(biao)(biao)面(mian)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)研(yan)究激(ji)光(guang)表(biao)(biao)面(mian)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)特點(dian)之一就是能(neng)(neng)夠在(zai)工件表(biao)(biao)面(mian)形(xing)成(cheng)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)壓(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，對(dui)具有抗疲勞性能(neng)(neng)要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)航空(kong)結構件起到強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)。因此殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)是激(ji)光(guang)表(biao)(biao)面(mian)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)研(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)重要(yao)方(fang)(fang)面(mian)。研(yan)究表(biao)(biao)明，當板(ban)材底部無(wu)約束(shu)支撐時(shi)，板(ban)材凹(ao)凸面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)都是壓(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)；當采用(yong)(yong)(yong)凸模沖(chong)(chong)擊成(cheng)形(xing)時(shi)，表(biao)(biao)面(mian)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)變化(hua)(hua)趨勢(shi)不明確(que)，有時(shi)為(wei)壓(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，有時(shi)為(wei)拉應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)。對(dui)激(ji)光(guang)表(biao)(biao)面(mian)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)3A21防銹鋁板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)分(fen)布特性進行了(le)研(yan)究。用(yong)(yong)(yong)X射線(xian)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)測定(ding)儀進行了(le)3個(ge)方(fang)(fang)向(xiang)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)測量，建立(li)了(le)主應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)計算(suan)公式(shi)，分(fen)析其(qi)(qi)形(xing)成(cheng)機制與(yu)(yu)分(fen)布特性。試驗結果(guo)表(biao)(biao)明：在(zai)脈(mo)沖(chong)(chong)能(neng)(neng)量42J、脈(mo)沖(chong)(chong)寬度(du)23ns、脈(mo)沖(chong)(chong)功率1.2×109W作用(yong)(yong)(yong)下(xia)，板(ban)料(liao)(liao)正(zheng)反兩面(mian)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)小于(yu)-100MPa，且(qie)均為(wei)壓(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)，除變形(xing)區域(yu)頂點(dian)主應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)方(fang)(fang)向(xiang)為(wei)0°外，其(qi)(qi)他點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)方(fang)(fang)向(xiang)約為(wei)-30°，且(qie)正(zheng)方(fang)(fang)形(xing)板(ban)料(liao)(liao)對(dui)角線(xian)方(fang)(fang)向(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)大于(yu)穿過(guo)中心邊長方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)。不同脈(mo)沖(chong)(chong)功率密度(du)和(he)涂層(ceng)(ceng)對(dui)鈦合(he)金殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，表(biao)(biao)明涂層(ceng)(ceng)材料(liao)(liao)與(yu)(yu)激(ji)光(guang)耦合(he)性能(neng)(neng)越好，激(ji)光(guang)功率密度(du)越高，鈦合(he)金殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)作用(yong)(yong)(yong)效果(guo)越好，在(zai)沖(chong)(chong)擊試件表(biao)(biao)面(mian)能(neng)(neng)形(xing)成(cheng)1mm厚的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)硬(ying)化(hua)(hua)層(ceng)(ceng)，其(qi)(qi)表(biao)(biao)面(mian)殘(can)(can)(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)壓(ya)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)**大能(neng)(neng)達到-301MPa。
薄板成(cheng)形后的(de)(de)凹(ao)面分布有(you)較大的(de)(de)殘(can)余壓應力(li)，而(er)凸面邊緣存在較小的(de)(de)殘(can)余拉應力(li)，殘(can)余應力(li)隨激光能量的(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)，但存在一個**大值(zhi)。凹(ao)模孔(kong)徑(jing)也存在一個閾(yu)值(zhi)，當(dang)小于(yu)該(gai)閾(yu)值(zhi)時(shi)，殘(can)余應力(li)隨凹(ao)模孔(kong)徑(jing)的(de)(de)增(zeng)大而(er)增(zeng)大，當(dang)大于(yu)該(gai)閾(yu)值(zhi)時(shi)，殘(can)余應力(li)隨凹(ao)模孔(kong)徑(jing)的(de)(de)增(zeng)大而(er)減(jian)小。
激(ji)光(guang)(guang)(guang)表面(mian)強(qiang)(qiang)(qiang)化過(guo)(guo)(guo)程(cheng)是涉及激(ji)光(guang)(guang)(guang)與材料的(de)(de)(de)相(xiang)互作用、沖擊波傳(chuan)播及其對材料的(de)(de)(de)加(jia)載機制(zhi)、動態塑性成(cheng)形(xing)理論以(yi)及沖壓成(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)等眾(zhong)多(duo)(duo)學科的(de)(de)(de)復(fu)雜過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。受(shou)到(dao)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器等硬件(jian)條件(jian)的(de)(de)(de)制(zhi)約，目前國內能(neng)開(kai)展(zhan)(zhan)激(ji)光(guang)(guang)(guang)表面(mian)強(qiang)(qiang)(qiang)化試驗(yan)的(de)(de)(de)研究(jiu)機構不(bu)多(duo)(duo)，試驗(yan)費(fei)用昂(ang)貴(gui)。若對眾(zhong)多(duo)(duo)影(ying)響因(yin)素都進行(xing)試驗(yan)研究(jiu)，不(bu)僅費(fei)用高、工(gong)作量大(da)(da)，而且各因(yin)素之間(jian)的(de)(de)(de)相(xiang)互影(ying)響關系也很難在(zai)試驗(yan)中(zhong)得以(yi)體(ti)現。這些原因(yin)大(da)(da)大(da)(da)限制(zhi)了激(ji)光(guang)(guang)(guang)表面(mian)強(qiang)(qiang)(qiang)化技(ji)術的(de)(de)(de)研究(jiu)。隨著計算機和有(you)(you)限元技(ji)術的(de)(de)(de)飛速發展(zhan)(zhan)，有(you)(you)限元數值模擬(ni)已(yi)成(cheng)為一種(zhong)重要的(de)(de)(de)研究(jiu)手段(duan)，開(kai)展(zhan)(zhan)激(ji)光(guang)(guang)(guang)表面(mian)強(qiang)(qiang)(qiang)化的(de)(de)(de)有(you)(you)限元模擬(ni)研究(jiu)，可以(yi)為加(jia)工(gong)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)各種(zhong)參(can)數的(de)(de)(de)合理優化、板料變形(xing)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)有(you)(you)效控制(zhi)、分析和實現大(da)(da)面(mian)積金屬板料的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)表面(mian)強(qiang)(qiang)(qiang)化提供(gong)依據，必將對激(ji)光(guang)(guang)(guang)表面(mian)強(qiang)(qiang)(qiang)化技(ji)術應用于生產實踐(jian)起到(dao)極大(da)(da)的(de)(de)(de)推動作用。
在激(ji)(ji)(ji)光(guang)單(dan)次沖(chong)擊加載下，激(ji)(ji)(ji)光(guang)脈沖(chong)能(neng)量(liang)(liang)(liang)與板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)(liang)(liang)之間存在直接關系(xi)，隨著(zhu)(zhu)激(ji)(ji)(ji)光(guang)能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)(liang)(liang)呈現非線性(xing)(xing)增(zeng)大(da)(da)(da)(da)趨勢(shi)。數值模(mo)(mo)型能(neng)有(you)效地模(mo)(mo)擬激(ji)(ji)(ji)光(guang)沖(chong)擊板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)過程，為激(ji)(ji)(ji)實現大(da)(da)(da)(da)面積金屬板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)柔性(xing)(xing)激(ji)(ji)(ji)光(guang)沖(chong)壓成(cheng)形(xing)提供依(yi)據(ju)。結(jie)果表(biao)明：隨著(zhu)(zhu)激(ji)(ji)(ji)光(guang)能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)(liang)(liang)增(zeng)大(da)(da)(da)(da)；板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)初(chu)始(shi)約束孔徑(jing)越(yue)大(da)(da)(da)(da)，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)越(yue)容易變(bian)(bian)形(xing)；板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)幾何尺寸(cun)和厚(hou)度(du)越(yue)大(da)(da)(da)(da)，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)越(yue)難變(bian)(bian)形(xing)。隨著(zhu)(zhu)激(ji)(ji)(ji)光(guang)能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)(liang)(liang)增(zeng)大(da)(da)(da)(da)；板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)幾何尺寸(cun)和厚(hou)度(du)越(yue)大(da)(da)(da)(da)，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)越(yue)難變(bian)(bian)形(xing)；沖(chong)擊次序不同，板(ban)(ban)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)(liang)(liang)也不同，板(ban)(ban)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)以沿(yan)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)長度(du)方向(xiang)且對稱沖(chong)擊為**大(da)(da)(da)(da)。通過數值模(mo)(mo)擬可優化激(ji)(ji)(ji)光(guang)沖(chong)擊的(de)(de)(de)相關參數，預(yu)測板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)變(bian)(bian)形(xing)。隨著(zhu)(zhu)光(guang)斑間距的(de)(de)(de)減小，受沖(chong)區域更加平(ping)整。
（1）在激(ji)(ji)光表面(mian)強(qiang)化(hua)工藝研(yan)究方(fang)面(mian)，目前更多(duo)(duo)的是針(zhen)對(dui)單(dan)點(dian)(dian)單(dan)次激(ji)(ji)光沖擊變形行(xing)為的研(yan)究，而實際(ji)應用(yong)中更多(duo)(duo)的則(ze)是要進行(xing)多(duo)(duo)點(dian)(dian)多(duo)(duo)次激(ji)(ji)光沖擊，因此(ci)(ci)(ci)開展多(duo)(duo)點(dian)(dian)多(duo)(duo)次激(ji)(ji)光表面(mian)強(qiang)化(hua)工藝及其優化(hua)的研(yan)究，對(dui)激(ji)(ji)光表面(mian)強(qiang)化(hua)技術的應用(yong)具有更高(gao)的參考價值。此(ci)(ci)(ci)外，影響激(ji)(ji)光表面(mian)強(qiang)化(hua)質量的工藝參數(shu)較多(duo)(duo)，試(shi)(shi)驗(yan)(yan)設備少(shao)且費用(yong)高(gao)昂，因此(ci)(ci)(ci)，采用(yong)正交(jiao)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)等方(fang)法來確定(ding)影響激(ji)(ji)光表面(mian)強(qiang)化(hua)質量的主控因素，獲得(de)優化(hua)工藝參數(shu)是一個非常(chang)實用(yong)且可行(xing)的研(yan)究思路。
（2）激光表(biao)面強化(hua)(hua)殘(can)余應(ying)力(li)研(yan)究(jiu)當(dang)前(qian)的(de)研(yan)究(jiu)主(zhu)要集中(zhong)在殘(can)余應(ying)力(li)的(de)分布特性的(de)研(yan)究(jiu)上(shang)，涉及的(de)影響因(yin)素較(jiao)少，因(yin)此應(ying)開(kai)展綜合考慮各(ge)種因(yin)素的(de)殘(can)余應(ying)力(li)分布特性以及基于殘(can)余應(ying)力(li)分布的(de)工藝參數(shu)優化(hua)(hua)研(yan)究(jiu)。
（3）在激(ji)(ji)光(guang)表(biao)面(mian)(mian)強化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)限元(yuan)模擬(ni)方面(mian)(mian)，當(dang)前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)思路是在將(jiang)激(ji)(ji)光(guang)沖擊過(guo)(guo)(guo)程簡化(hua)為時變(bian)(bian)(bian)沖擊壓力(li)作用下板料(liao)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)過(guo)(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分析，對激(ji)(ji)光(guang)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)過(guo)(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模擬(ni)不夠準(zhun)確(que)(que)，因(yin)此(ci)應開展激(ji)(ji)光(guang)引起離子體爆炸過(guo)(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)限元(yuan)模擬(ni)分析，來獲得更精(jing)確(que)(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖擊波壓力(li)。此(ci)外，激(ji)(ji)光(guang)表(biao)面(mian)(mian)強化(hua)是一(yi)個高(gao)應變(bian)(bian)(bian)率變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)過(guo)(guo)(guo)程，當(dang)前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)模型獲取方法還無法達到如此(ci)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)速率，而且變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)過(guo)(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絕熱溫升也沒有(you)涉及，因(yin)此(ci)高(gao)應變(bian)(bian)(bian)率材料(liao)本構(gou)建模及激(ji)(ji)光(guang)表(biao)面(mian)(mian)強化(hua)過(guo)(guo)(guo)程熱-力(li)耦(ou)合(he)有(you)限元(yuan)模擬(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究都將(jiang)成(cheng)(cheng)為激(ji)(ji)光(guang)表(biao)面(mian)(mian)強化(hua)有(you)限元(yuan)模擬(ni)方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要研究方向。
激(ji)光(guang)表面(mian)強(qiang)化是利用激(ji)光(guang)誘(you)導高(gao)幅沖擊(ji)波的(de)(de)力(li)效應使板(ban)材產生塑性變形的(de)(de)快速、高(gao)效、精確的(de)(de)成(cheng)形新技術(shu)，具(ju)(ju)有加工柔性高(gao)、精確可控、無(wu)(wu)小曲率成(cheng)形的(de)(de)回彈問題、成(cheng)形后(hou)材料性能好(hao)和無(wu)(wu)污染等(deng)特點，是一種無(wu)(wu)模、柔性成(cheng)形新工藝，它可以充分(fen)發(fa)(fa)揮激(ji)光(guang)高(gao)能量(liang)的(de)(de)優點，是激(ji)光(guang)在板(ban)材成(cheng)形領域的(de)(de)新應用，具(ju)(ju)有廣闊的(de)(de)應用前景和巨(ju)大的(de)(de)開發(fa)(fa)潛力(li)。開展(zhan)激(ji)光(guang)表面(mian)強(qiang)化技術(shu)的(de)(de)研究(jiu)，對(dui)于促(cu)進我國航空(kong)航天(tian)領域關鍵部件成(cheng)形制造技術(shu)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)具(ju)(ju)有重要的(de)(de)意(yi)義(yi)。