金属板材的成形通常需要借助于模具来完成,不但成本高,而且周期长,近几年金属板材无模成形技术受到极大的关注。激光诱导无模成形就是新型无模成形技术中的一种。板材的激光诱导无模成形实质上是基于材料的热胀冷缩特性、以高能激光为热源的一种热应力自然塑性成形方法。激光的高精度和高柔性为这一技术在制造业中的应用提供了独特的优势。一个零件的成形,通常需要在一个区域内规划轨迹进行多次扫描,因此,研究不同种类激光的成形规律和金属材料在激光扫描下的温度场、应力场对变形速率的影响规律具有重要的理论和实际意义。本文在参考了国内外相关研究的基础上,计算分析了激光脉冲参数对不锈钢薄板弯曲程度的影响规律;研究了不同扫描轨迹形成的三维薄板曲面,揭示了正方形薄板在交叉线扫描轨迹下弯曲成形球冠面的成形过程。为有效提高激光诱导无模成形的效率和精度,实现三维形状的精确预测提供了坚实的理论基础。本文首先对激光诱导无模成形的热弹塑性本构模型进行了分析,同时利用显式动力学方法建立了激光诱导无模成形热力耦合数学模型。采用分区分流分能量热流密度方法处理单元载荷,并采用跟随边界条件模拟了正方形薄板在交叉线扫描轨迹下弯曲成形球冠面的物理过程,在激光热源行进过程中,上下表面的温度梯度是薄板变形的关键影响因素,薄板的塑性变形与之有着强烈的依存关系,激光诱导的内部弹性应力波直接影响着薄板内质点的运动状态,计算了薄板在激光作用过程中的应力应变状态及运动学参数,为进一步的优化参数提供了坚实的理论基础。本文采用波长1.06μm的脉冲式Nd:YAG激光束,建立了薄板激光诱导无模成形系统,进行了不同扫描轨迹下的激光诱导二维和三维成形试验研究。在能量因素、几何因素、材料因素等层面研究了不同参数与弯曲程度之间的关系,同时针对不同形状薄板采用不同扫描轨迹试验成形了球冠面和马鞍面,研究结果表明:对于轴对称的圆形和正方形板材在从外向内的交叉线扫描轨迹作用下成形为球冠面,矩形薄板在激光中心向外射线路径的扫描下,成形为马鞍形曲面。从薄板几何形形状、扫描轨迹、能量因素等层面研究了各因素对薄板形状参数的影响规律,成形板的中心高度整体上是随激光功率的增加而增大的,成形正方形薄板的中心高度与扫描次数基本上呈现一种线性上升关系。针对脉冲激光作用的特点,对脉冲激光参数对薄板诱导成形的影响规律进行了探索,以及材料在脉冲激光扫描后的微观组织以及力学性能的变化。研究结果表明:在脉冲宽度一定的情况下,弯曲角度随脉冲频率的增加先增大后减小;保证相同脉冲频率和单脉冲能量的前提下,弯曲角度随着脉冲宽度的增加而逐渐增大;而对于单脉冲能量而言,有最优化的一个单脉冲能量对应于最大的弯曲角度。脉冲激光诱导成形会使扫描线的组织结构分层化,硬度、耐磨性以及抗酸腐蚀性与基体相比都有所提高。最后,本文对成形薄板的形状精度进行了分析,对误差的成因进行了详细的探讨,并对常见板材三维形状的激光诱导成形进行了试验研究,对激光诱导成形的应用背景进行了探讨。