激光增材制造铝合金构件室温及高温力学性能对于提升其在航空航天等领域的服役稳定性至关重要。本文研究了成形方式对激光粉末床熔融(LPBF)AlSi10Mg构件室温压缩性能、高温拉伸性能、高周疲劳性能和室温裂纹扩展速率等力学性能的影响规律。结果表明：水平方式成形试样(拉伸、压缩、疲劳等载荷平行于试样铺粉方向)具有更优的压缩性能，表现出更优异的抗压强度及屈服强度(分别为201.0 MPa与251.3 MPa)；在高温拉伸试验中，不同成形方向试样的抗拉强度及屈服强度随着试验温度升高(从100 ℃升至175 ℃)均呈下降趋势，而延伸率均逐渐升高，且水平方式成形试样的拉伸性能均优于垂直方式成形试样(载荷垂直于试样铺粉方向)。垂直方式成形AlSi10Mg合金试样经历10⁷循环周次的中值疲劳强度为151.25 MPa，疲劳寿命约为2.1×10⁵周次，疲劳裂纹扩展门槛值为0.981 MPa·m^1/2。

为了研究激光熔化沉积高性能合金钢构件的疲劳问题, 采用扩展有限元法和直接循环分析相结合的方法, 进行了典型件疲劳裂纹扩展路径的分析,并进行了剩余寿命的预测。通过中心裂纹拉伸(CCT)试样的疲劳试验获得了材料Paris公式中的参量, 并将其用于有限元模拟中。同时, 分别运用有限元模拟方法和试验方法研究了CCT、紧凑拉伸-剪切试样的裂纹扩展过程。结果表明,有限元法得到的裂纹扩展路径和疲劳寿命与试验结果吻合良好, 其中裂纹扩展路径偏转角的误差在16.54%以内, 疲劳寿命的误差在2.72%以内。该方法可以较好地预测激光熔化沉积高合金钢构件的疲劳裂纹扩展路径和剩余疲劳寿命, 具有一定的工程意义。

采用选区激光熔化技术制备了GH3536合金，并研究了热等静压和固溶处理对GH3536合金的组织、力学性能和疲劳裂纹扩展性能的影响。结果表明：沉积态合金中存在熔池、枝晶、柱状晶以及孔洞和裂纹缺陷；热等静压能有效愈合缺陷，消除熔池和枝晶，并使晶粒长大为等轴晶，但是会导致碳化物沿晶界连续析出；固溶处理后大量碳化物回溶到基体。沉积态合金的抗拉强度、硬度和伸长率分别为782.1 MPa、227.9 HV和17.7%，缺陷是影响合金塑性的重要因素；热等静压处理后，合金的抗拉强度和硬度分别降为693.7 MPa和170.4 HV，伸长率上升到34.7%；再经固溶处理，合金的抗拉强度和硬度分别回升至741.0 MPa和180.6 HV，伸长率为48.7%。相比较而言，沉积态合金的疲劳裂纹扩展抗力较低，而热等静压+固溶处理使合金的疲劳裂纹扩展抗力得到了提升。

针对OLED面板COF(Chip on Film)连接过渡区在弯折过程中易发生金属走线断裂的问题，本文对金属走线中裂纹的扩展机理以及抑制裂纹扩展的方法进行了研究。基于复合材料界面裂纹偏转与穿透理论分析了金属走线与有机光阻界面处的裂纹扩展方式，比较了两种金属走线结构在裂纹扩展过程中的应力强度因子变化。仿真结果表明，金属走线与有机光阻的裂纹倾向于沿垂直走线的方向扩展，裂纹沿着界面扩展的趋势很小。对比两种不同金属走线(环状与条状)的应力强度因子发现，环状金属走线内部靠近孔处的应力强度因子降低了95%，能有效抑制金属走线中的裂纹扩展。

通过疲劳裂纹扩展实验，研究了激光冲击处理对TC4修复件疲劳裂纹扩展速率的影响，对比分析了激光冲击处理前后TC4修复件的表层残余应力、表面粗糙度和断口形貌的变化。结果表明，TC4修复件的激光修复区由β晶粒和沿晶界分布的α相组成，热影响区由等轴α晶粒和β转变组织组成。激光冲击处理TC4修复件物相的衍射峰半峰全宽较大，其表层的残余应力为压应力，表面的粗糙度增大。通过修正的七点递增多项式拟合法，获得了不同修复件的裂纹扩展速率方程。激光冲击TC4修复件的疲劳裂纹扩展速率小于未激光冲击的。

为研究不同激光喷丸覆盖率对含预制裂纹试样疲劳裂纹扩展性能的影响，采用有限元软件Abaqus和疲劳分析软件MSC.Fatigue相结合，对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行了三种不同喷丸区域即15 mm×15 mm、34.5 mm×15 mm和15 mm×60 mm的双面激光喷丸强化和疲劳裂纹扩展的数值模拟。分析不同覆盖率下激光喷丸强化诱导的残余压应力对裂纹闭合效应影响，探索不同覆盖率对疲劳寿命增益的影响。结果表明，经过激光喷丸后，三种不同覆盖率下的疲劳裂纹扩展速率较未处理试件都有一定的降低；喷丸覆盖区域的选择对激光喷丸后CT试样的疲劳寿命有显著影响，其中，对15 mm×60 mm区域进行喷丸后的疲劳裂纹扩展速率降低幅度最大，疲劳寿命增益最为明显。

为了研究不同应力比下激光喷丸强化（LSP）对6061-T6铝合金疲劳裂纹扩展性能的影响，采用有限元软件ABAQUS和疲劳分析软件MSC.Fatigue相结合，对应力比为0.1、0.3、0.5条件下的6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行了激光喷丸强化疲劳裂纹扩展的数值模拟，分析残余压应力对高低应力比下的裂纹闭合效应，探索不同应力比对激光喷丸强化疲劳寿命增益的影响。结果表明，经过激光喷丸后，3种不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率较未处理试件都有一定的降低；应力比的取值对激光喷丸后CT试样的疲劳寿命有显著影响，应力比越小，激光喷丸对CT试样疲劳寿命的增益影响越明显。

采用波长为1064 nm，脉冲宽度20 ns的YLSS-D25A/M型激光器，按预定轨迹对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)疲劳试样进行大面积光斑搭接的双面激光喷丸强化(LSP)处理，研究了喷丸强化前后试样中残余应力的分布情况，讨论了激光喷丸处理对含预制裂纹CT样疲劳裂纹扩展速率的减缓程度，分析了激光喷丸后试样的疲劳断口特征。结果表明，激光喷丸强化诱导的残余压应力场能有效地降低疲劳裂纹扩展速率，疲劳寿命提高64.4%，观察试样激光喷丸后疲劳断口的宏微观形貌，发现在疲劳裂纹扩展区，张应力轴与裂纹平面垂直，正断面上出现明显的疲劳辉纹，疲劳辉纹间距随着裂纹的扩展而逐渐增大。

为了研究激光喷丸强化对疲劳裂纹扩展的影响，采用有限元分析软件ABAQUS和MSC.Fatigue相结合，以6061-T6铝合金CT件即紧凑拉伸试样为研究对象，数值模拟其经1次～3次激光双面喷丸处理后的残余应力大小、疲劳寿命、裂纹扩展速率及最终裂纹尺寸。在理论分析的基础上，建立面向抗疲劳制造的激光喷丸工艺有限元分析模型，首先在ABAQUS中模拟出激光喷丸诱导的残余应力场，再将其导入疲劳分析软件MSC.Fatigue进行激光喷丸后疲劳裂纹扩展及其性能的数值模拟分析。结果表明，激光喷丸处理可以有效抑制疲劳裂纹的扩展，降低裂纹扩展速率和增大最终断裂尺寸长度，从而达到延长疲劳寿命的目的，喷丸次数的增加在一定程度上增大了激光喷丸强化的效果，但增益的效果会减弱。这为激光喷丸强化抗疲劳制造的理论分析和后续试验提供了必要的依据。

采用2.5 mm厚的铝合金LYl2(2024)T62、1.5 mm厚高强钢以及1.7 mm厚高温合金薄板制作成紧凑拉伸试件,对预制裂纹延长线进行三次搭接(光斑直径6 mm)激光冲击处理,进行裂纹扩展速率试验并与未处理的试件进行对比,由于激光冲击处理产生的强化效应在裂纹扩展路径上存在区域差别,所以裂纹扩展速率无法进行Paris公式拟合,但在整体上能大大降低裂纹扩展速率.