激光超声能够实现对部件内部缺陷及其残余应力状态的无损检测功能。设定传感器中心频率为2.5 MHz, 利用软件完成数据采集过程并对其实施滤波处理。先对K417G轮盘进行热模锻处理, 之后再对其表面实施喷丸, 沿长度方向在K417G镍基合金上共设置5个点, 控制临近点的距离为1.96 mm, 表面波声速为2 950 m/s。测试结果表明: x与y方向上都到达了2 949 m/s以上的表面波声速, K417G轮盘表面形成了压应力作用。X射线衍射(XRD)与超声检测都显示形成了压应力, 具有相同变化趋势。采用XRD方法测试得到的最大径向残余应力为-906 MPa。采用更大测试深度的激光超声方法进行处理时, 获得了比XRD测量结果更小的测试参数。研究对了解金属试样喷丸后的表面残余应力分布具有很好的实际价值, 有助于后续机加工工艺的精选。

通过一种改进的有限元数值模拟方法研究多点激光冲击强化对TC17钛合金表面残余应力和表面变形的影响。为了验证该模拟方法, 将已有实验数据与数值模拟结果进行对比分析, 分布规律具有一致性。在此基础上, 分别分析了激光冲击次数和激光功率密度对表面残余应力和表面变形的影响, 数值模拟结果表明, 随着激光冲击次数的增加, 表面残余应力和表面变形增加, 分布不均匀性也增加, 3次激光冲击后, 表面残余应力和表面变形趋于饱和状态; 随着激光功率密度的增加, 表面残余应力和表面变形都增加。

改善焊缝和热影响区的应力状态通常可以提高金属焊接件的机械性能, 因此将激光温喷丸应用于铝合金焊接接头强化。使用XRD衍射方法检测激光温喷丸强化前后的AA6061-T6焊接接头焊缝和热影响区表面的残余应力, 并与常温激光喷丸强化作比较。综合理论分析和数值模拟研究激光温喷丸对焊接接头表面残余应力的影响。结果表明, 激光温喷丸显著提高了焊接接头表面的残余压应力幅值, 数值模拟与实验检测获得了一致的残余应力分布规律。

为研究激光冲击强化7050铝合金薄板表面残余应力的形成机制，采用5种不同功率密度的激光束冲击加载7050铝合金薄板，利用PVDF（聚偏二氟乙烯）压电传感器测量激光冲击薄板试样的动态应变，利用X射线应力分析仪测量激光冲击后的残余应力分布，并借助三维显微系统观察激光冲击强化造成的表面微结构。结果表明，当激光功率密度为1.02 GW/cm2时，激光冲击引起的横向变形小；当激光功率密度为1.53 GW/cm2时，表面稀疏波与横向变形共同导致了试样最大残余主应力呈等双轴分布；当激光功率密度为1.98 GW/cm2和2.77 GW/cm2时，冲击区域中心比临近区域分别高出5.680 μm和10.800 μm，在来回反射的冲击波与表面稀疏波的共同作用下产生了残余应力洞现象；当激光功率密度为4.07 GW/cm2时，试样冲击区域产生了较大的塑性变形且比较平滑，最大残余主应力呈均匀分布。

为了研究激光温喷丸(WLP)工艺中的最佳冲击波压力，使用有限单元法模拟了激光温喷丸诱导的残余应力场分布，并分析了不同冲击波压力对残余压应力大小的影响。有限元模拟过程以6061-T6铝合金为研究对象，选取了六种不同的冲击波压力以及三种不同的温度作为试验条件，根据残余应力场的分布情况确定出了冲击波压力与温度的最佳组合。结果表明，不同于常温激光喷丸中最佳激光冲击波压力2～2.5倍的Hugoniot弹性极限(HEL)，激光温喷丸的最优冲击波压力应为2倍HEL。

激光喷丸强化是一项新型的表面处理技术,在这个处理过程中会产生残余应力,从而有效抑制材料疲劳裂纹的萌生以及减缓裂纹扩散速率,有效提高材料的疲劳寿命。为有效地控制金属表面残余应力,结合激光喷丸技术的特点,利用神经网络强大的非线性映射能力,将金属材料主要的力学性能参数和激光参数作为网络输入,金属材料表面残余应力作为网络输出,建立金属材料表面残余应力的优化控制模型。最后选用7050Al、A304不锈钢和AM50镁铝合金这三种金属材料对此模型进行验证,验证结果表明此模型可以有效地控制金属材料表面的残余应力。