激光冲击强化是一种新型的表面强化技术，可以在金属表面形成较深的残余压应力层，使表层晶粒细化，从而提高金属抗疲劳、抗磨损和抗腐蚀等机械性能。随着研究深入，激光冲击强化的微观机理引起了广泛的关注。但由于采用试验手段难以捕捉到塑性变形过程中微观结构演变的动态过程，因此有必要借助分子动力学模拟研究激光冲击强化的微观机理。　　本文通过在2×107s-1应变率，15 ns加载时间，300 K和500 K温度下对Al-Cu多晶体进行分子动力学模拟，描述激光冲击强化2A02铝合金塑性变形时微观结构的演变过程以及揭示温度对2A02铝合金晶粒细化的影响规律，获得了以下主要结论和创新性成果:　　(1)在高应变率载荷作用下，Al-Cu多晶体的塑性变形方式以滑移为主，其强化过程分为两个阶段。第一为初步细化阶段，即从开始发生塑性变形到滑移带占据整个Al-Cu多晶体内部。该阶段的主要特征是各晶粒内部通过滑移出现亚晶界。由于滑移持续进行，所以这一阶段的应力值是逐渐下降的。第二为强化阶段，由于整个Al-Cu多晶体内部都被滑移带所占据，所有的晶界、亚晶界以及晶粒内的位错均对滑移产生抑制作用，从而使滑移只能在应力值较高的局部区域内进行。该阶段主要特征为二次滑移出现，新滑移系开动，亚晶粒合并，位错攀移等微观现象。　　(2)通过分析在300 K温度下第一阶段中亚晶界形成过程，发现亚晶界主要是由一系列刃型位错构成。而这些刃型位错则是由各晶粒内部不同的滑移系开动后在彼此交界的区域通过位错反应产生的，能够阻碍亚晶界两侧的滑移运动。同时采用对亚晶界周围的FCC原子重构的方法得到了对称倾斜晶界、扭转晶界和孪晶界，并初步分析了其形成过程。发现除了当应变达到26％时才最终出现的孪晶界外，其它亚晶界均没有转变为大角度晶界。但在500 K温度的模拟结果中，当应变为22％左右即可观察到由亚晶界转变而成的大角度晶界。这表明适当的温度条件可以促进亚晶界转变为大角度晶界。从而推断出整个晶粒细化的过程为:(i)不同滑移系开动;(ii)在不同滑移系交界区域形成亚晶界;(iii)亚晶界吸收位错变为大角度晶界。　　(3)500 K温度下的激光冲击处理的模拟结果表明，结合综合高密度位错和晶粒细化的优点，可以显著提高Al-Cu多晶体在温度载荷下的抗压强度。尽管温度升高会使造成晶界软化和再结晶等现象而使晶粒抗压强度降低。但由于高密度位错提高了强化阶段的二次滑移和新的滑移系开动的应力值，将晶粒内的滑移限制在局部区域，限制由位错束集所引起的动态回复的出现，从而提高晶体的抗压强度。同时高密度的位错也有助于促进亚晶界转变为大角度晶界。此外，析出相的形成也有利于提高晶体的抗压强度。因此，从总体上讲其有利因素远大于不利因素。　　(4)通过300 K温度下Al-Cu多晶体分子动力学模拟结果与室温下激光冲击强化2A02铝合金实验结果的对比分析，发现两者所得到的亚晶界结构、位错组态和析出相结构基本一致。这表明采用分子动力学模拟方法得出的结论具有一定的参考意义。