为研究不同边界约束条件对薄板多点激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响, 采用数值模拟和试验结合的方法对7075铝合金薄板激光喷丸处理进行研究, 对比分析了板料在底部全约束和两端夹持两种边界约束条件下的变形形貌和残余应力分布。结果表明: 激光喷丸后, 板料冲击区域均产生微凹坑; 底部全约束的板料经激光喷丸后, 未发生整体变形, 仍然保持平整状态, 而两端夹持的薄板喷丸区域发生了整体向上的凸起变形。两种边界约束条件下, 最大残余压应力均出现在板料的冲击表面; 底部全约束时的最大残余压应力为299.0 MPa, 大于板料两端夹持时的251.6 MPa。在厚度方向上, 其残余应力分布也存在着明显差异, 底部全约束时, 厚度方向上的残余应力分布形式为“压应力-拉应力”, 而两端夹持时的分布形式为“压应力-拉应力-压应力”。

为了获得激光冲击强化诱导的残余应力场, 采用数值模拟的方法, 建立了单次激光冲击强化35CD4合金钢厚板2维轴对称有限元模型, 对激光冲击过程中材料内部的能量变化、表面动态应力进行了分析, 验证了显式动态求解时间选取的合理性,并讨论了模型网格单元尺寸、冲击压力空间分布模型选取对残余应力模拟结果的影响。结果表明, 为了得到收敛的模拟结果, 选用的网格单元尺寸应为0.03mm左右。单次圆斑激光冲击的残余应力计算结果与已知的实验测量结果吻合得较好。

为了研究激光焊接对5 mm厚异种材料45#钢与40Cr钢焊接的接头组织性能影响,利用6 kW高功率激光器在不同参数下进行拼焊试验,采用佳能7D型单反相机拍摄焊缝表面宏观形貌,采用X-350A型应力测定仪检测垂直焊缝方向的表面残余应力,通过HXD-1000型显微硬度计检测焊缝深度方向的显微硬度。结果表明: 相对其余情况,焊接速度为1.2 m/min时,焊缝表面形貌形状饱满,气孔等缺陷少,表面质量最好;离焦量为-2 mm,热输入量为210 J/mm时焊缝区出现高而窄的压应力分布,最大值为-187 MPa,能有效提高焊缝疲劳性能;离焦量为-2、-4 mm和0 mm三种情况时焊缝区整体显微硬度都比母材区高,并且离焦量为-2 mm时硬度分布最好,呈平缓减小趋势,最大值为38 HRC,比母材平均值高出14 HRC。选择适当的激光焊接参数能有效的改善45#钢与40Cr 钢焊接接头组织性能。

研究了激光冲击强化前后TiAl合金显微硬度的分布变化情况，利用波长为1064 nm、脉宽为14 ns，能量范围为2～6 J的Nd:YAG激光器对合金进行冲击强化。经过对表面显微硬度分布系统的研究，包括表面、断面及单光斑进行显微硬度的测试，并绘制相应的变化曲线，实验结果显示，显微硬度可以提高31.2%；同时显微硬度的峰值并不在试样表面，而是在其内部；对单点的显微硬度进行分析可以看出，单光斑的硬度分布满足高斯定理，与单光斑的能量分布测试结果一致。

激光喷丸强化(LSP)是一种基于冲击波力效应的非传统抗疲劳制造技术，目前关于激光喷丸强化的研究大多集中在机制和实验上。由于激光冲击过程是一个复杂的热力耦合过程，涉及的因素较多，实验方法难于全面理解各种参数对激光喷丸效果的关联影响。介绍了典型的激光喷丸强化过程的数字化分析方法，以有限元分析工具ABAQUS和MSC.Fatigue为平台，通过编制激光冲击波加载模块，解决了数据流传递中的接口问题。以2024-T3航空铝合金试样为例，对激光喷丸强化过程中激光冲击波的传播、残余应力大小以及疲劳特性行为等进行了数值分析，并对激光喷丸强化的疲劳寿命进行了预测，建立起了激光冲击波压力－残余应力－疲劳寿命之间的数字化分析方法，实现了激光喷丸过程和喷丸效果评价的可视化。

对光电子器件激光封装中光纤准直器的热致角度偏移进行了实验研究和理论分析．设计了一种新型的拱形焊接支承架，并对其热稳定性进行了测试．测试结果表明，在加载十个连续的温度循环周期后，其角度偏移为0．01°，而在同样的测试条件下，传统的鞍形支承架的角度偏移达到0．023°．采用非线性热－应力耦合有限元模型对封装结构中热应力的变化、残余应力的分布以及准直器角度偏移进行分析．理论分析结果与实验结果极好地吻合．进一步的理论计算得到新型拱形支承架的饱和热致角度偏移为0．043°，与传统鞍形支承架的0．065°相比得到了较大的降低．

利用自行研制的含热传导、冲击动力学大、变形有限元程序,模拟了小尺寸梁在脉冲激光加热条件下的变形过程.在此基础上,利用商用程序模拟了冷却及残余应力的产生,研究了激光参数(强度及分布)等对于微弯曲的影响.数值模拟结果与文献中的实验观察相吻合.

研制了一种有三个方向灵敏度的光栅,称之"光栅应变花”,应用云纹干涉技术,结合钻孔法,能够比较准确地测试出材料、结构的残余应力状况.