薄壁件具有结构紧凑、重量轻、功能性强等优点,通常应用于机械制造、航空航天以及系统散热等领域。采用传统的切削、铸造或焊接等工艺成型复杂薄壁结构时存在难度大、易变形、精度低的问题。激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）理论上可以实现任何复杂三维模型的直接快速成型,是薄壁件成型的一种新方法。但SLM成型过程中伴随复杂的物理变化,容易出现球化、冶金结合不良以及残余应力和变形大等问题,可能会造成孔隙、开裂等缺陷。由于实验难以对其瞬态变化进行捕捉,因此采用数值仿真研究薄壁件SLM成型的缺陷形成机理和抑制方法很有必要。然而,SLM数值仿真一般都只针对单一尺度下的物理变化进行研究,模型之间相互独立、缺乏一致性,多尺度下的数值仿真仍需进一步研究。主要研究内容如下:首先,建立了包括温度场模型、介观熔池动力学模型以及宏观热力耦合模型的多尺度仿真框架。利用单道扫描仿真结果进行了模型的初步验证,得到的单道熔池尺寸误差小于5%。其次,通过介观尺度仿真研究了SLM单道成型和双道搭接时的熔池变化规律,以提高单道熔池稳定性和熔池搭接效果为目标,得到了最佳工艺参数组合。基于该工艺参数组合,进行了宏观尺度下多层多道的成型仿真,研究了不同的成型扫描策略和激光重熔工艺对薄壁件残余应力和变形的影响。根据薄壁件的残余应力和变形机制,重新设计了激光原位退火工艺以减小残余应力和变形,研究了再扫描激光功率和扫描速度对原位退火效果的影响。最后,基于仿真结果,进行了薄壁件SLM成型实验,以验证模型的可靠性。金相实验结果显示,激光功率为150W、扫描速度为500mm/s、扫描间距为0.08mm时,熔池搭接效果较好,无不规则孔隙和气孔,熔池尺寸与仿真结果之间的误差小于5%。采用去除基座前后薄壁件的长度变形量和相对变形量表征变形和残余应力,实验结果与仿真结果保持一致。激光重熔工艺不能降低残余应力和变形,激光原位退火工艺可以使薄壁件的变形量和相对变形量降低55%以上。此外,降低退火频率至每3层1次时可以获得相同的退火效果,还能使总退火时间降低60%以上。