激光喷丸强化技术是利用高功率短脉冲的激光束与物质相互作用产生的强冲击波来改变材料表面物理及机械性能的新技术,是传统机械喷丸工艺和现代激光加工技术的结合。本课题针对激光喷丸强化技术应用中工艺控制的关键问题—激光工艺参数的合理优化进行研究,以主动实现对激光喷丸强化效果的优化控制。本文从以下几个方面进行了研究和探讨,主要内容如下:从激光与材料相互作用的过程出发分析了激光喷丸诱导冲击波的基本过程,探讨了激光喷丸强化的基本原理,并确定了激光喷丸强化效果的表征参数与统计优化方法,分析了影响激光喷丸强化效果的一些主要因素。将Taguchi理论运用到激光喷丸参数的优化之中,按照正交实验安排,进行各种参数同时变化下典型航空金属材料的激光喷丸强化实验。对激光喷丸强化的表面残余应力大小,表面硬度及表面的粗糙度进行测量,同时对喷丸后的微观组织进行分析。利用统计分析软件MINITAB对激光喷丸强化后效果的表征值(表面残余压应力、表面硬度、表面粗糙度)进行统计分析,建立激光喷丸参数的主次影响顺序,并且优化出激光喷丸强化的最优参数的组合。以激光喷丸强化过程的弹塑性力学理论和冲击波加载模型为基础,运用ABAQUS有限元软件,对各种激光工艺参数组合下的激光喷丸强化过程中的残余应力进行数值模拟。运用MSC.Fatigue疲劳分析软件对激光喷丸强化后的试件进行疲劳模拟分析,对试件的疲劳寿命进行了预测。结果表明:激光喷丸强化残余应力和疲劳预测寿命与实验结果有着较好的一致性。研究所取得的成果为激光喷丸强化工艺参数的合理优化和抗疲劳制造的控制提供了积极的指导意义。