近年来,激光冲击微成形技术已经成为了微成形领域的一个研究热点。本文研究了一种激光冲击液体微成形的新工艺,以激光作为冲击源、液体作为传力介质,适用于成形具有大面积阵列微特征的金属箔板。论文通过数值模拟探索了工艺可行性与成形机理,并在数值模拟的基础上进行了工艺参数优化,为下一步的实验研究提供指导,主要研究工作与成果如下:首先,介绍了激光冲击液体微成形工艺的原理,描述了激光与物质相互作用机理及材料在高应变率下的动态响应,推导了激光功率密度的数学模型和考虑时空分布特性的激光诱导冲击波压力模型,讨论了流固耦合分析中流体介质与结构的运动方程,介绍了非线性流固耦合分析中的任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法等问题,为激光冲击液体微成形的数值模拟研究奠定了理论基础。其次,使用HyperMesh/LS-DYNA软件进行了激光冲击液体微成形工艺的数值模拟研究:针对大面积方形凹坑阵列微特征模具,考虑流固耦合作用建立了三维有限元模型,通过离散受冲击区域的方法实现了时空变化的激光光源模型的加载,采用ALE算法实现流固耦合计算,数值模拟结果表明该方法成形大面积阵列微特征是可行的且成形效果良好,数值模拟与实验结果基本一致,模型准确性较高;研究了工件的动态成形过程,发现整个成形过程可以分为四个主要阶段且液体介质的持续作用可以有效抑制过程中工件的回弹,提高工件的成形质量;通过分析液体介质不同位置的节点速度,证实了液体传力介质具有延长压力作用时间及均衡冲击波压力的作用,保证了工件的成形精度,特别适合大面积阵列微特征的成形;分析了成形过程中工件的塑性应变分布情况,揭示了工件上应变分布的规律,发现微模腔入口处的应变梯度最明显,而成形结束前凹坑特征底部区域应变也比较大;探讨了不同参数对微成形性能的影响规律,结果表明凹坑特征底部平底区域宽度随着激光能量的增加而增加,随着工件厚度与液室高度的增加而减小,而光斑直径的变化主要影响了阵列特征成形效果的一致性,通过模拟得到合理的工艺参数,为指导优化与实验中的参数选择与取值提供了依据。接着,以数值模拟为驱动,利用中心复合实验设计方法(CCD)对激光冲击液体微成形工艺进行实验设计,使用响应曲面方法(RSM)建立了光斑直径、激光能量、液室高度以及橡胶层厚度与成形质量响应之间的数学模型,使用方差分析法对模型进行了合适性检查;讨论了不同工艺参数对成形质量的交互式影响趋势,并在此基础上通过响应曲面方法,使用两种优化准则对工艺参数进行了多目标优化;对最优工艺参数结果进行了验证,证明数值模拟驱动的工艺参数多目标优化是一种可靠有效的方法。最后,针对大面积方形凹坑阵列微特征模具,通过实验研究了激光冲击液体微成形工艺的可行性,讨论了不同工艺参数对成形精度的影响,通过VHX-1000C超景深三维显微镜观测成形件的二维、三维形貌及成形深度。实验结果发现:激光能量越大,工件厚度越薄,橡胶层厚度越薄,成形工件上凹坑特征平底区域宽度值越大,成形精度越高;成形工件上外侧凹坑特征与内侧凹坑特征的成形深度与平底区域宽度值相差在5%之内,成形效果一致性较高,验证了使用液体作为传力介质的均压效果,证明了激光冲击液体微成形工艺在成形大面积阵列微特征时的优越性。本文针对激光冲击液体微成形这一新工艺方法,使用数值模拟为实验研究奠定理论基础并指导工艺参数选择,这种思想与方法值得借鉴。