伴随着微机电系统(MEMS)的发展,对于微小复杂零件制造的需求不断提升。微细加工技术作为实现微小零件制造的关键技术引起了国内外学者的极大关注。微细电沉积加工技术具有制造精度高、工艺柔性好、成本低等优点,但由于存在沉积速率慢、沉积定域性差、沉积质量差等缺陷,制约了其发展和应用。激光电化学光电复合沉积技术是将激光能量与电化学能量有效结合的多能场复合沉积技术,不仅能提高沉积速率,还能改善沉积定域性和沉积质量。由于激光电化学复合沉积是一个复杂的多物理场耦合过程,涉及到电场、温度场和流场的耦合,采用传统方法很难对该复杂多物理场耦合作用的加工机理进行深入研究。因此为了分析激光对电化学沉积速率的促进机理,本文利用有限元分析软件,以沉积速率为研究重点对电沉积及光电复合沉积过程进行了有限元仿真。首先对电沉积速率进行了仿真研究,并针对电沉积过程中沉积速率难以确定的问题,建立了计算沉积速率的神经网络模型;再分别对激光的热效应、强力搅拌效应以及应力冲击效应进行仿真研究,模拟了激光作用时的温度、流场及应力分布;最后对激光电化学复合沉积加工中的电沉积电场、温度场及流场进行耦合模拟,研究了激光的热效应和强力搅拌效应对电化学沉积速率的影响。其主要研究内容如下:1.研究了电化学沉积机理以及激光产生的热效应、强力搅拌效应和应力冲击效应对电沉积反应的强化机理;建立了微细电沉积的仿真模型,并对微细电沉积中影响沉积速率较大的电势差、沉积离子浓度、氢离子浓度、电极间隙、温度和流速等工艺参数分别进行了仿真研究,着重研究了离子匮乏区的形成及其对沉积速率的影响。2.建立了可靠的计算沉积速率的神经网络模型,并结合遗传算法,实现了对沉积速率的定量分析和参数优化;设计了沉积速率参数优化的计算软件,降低了程序的使用难度,并为今后的电沉积加工研究提供了软件基础。3.建立了激光电化学复合沉积的物理模型、数学模型和有限元模型,研究了激光作用下的温度、流场及应力分布;对激光电化学复合沉积过程中的电沉积电场、温度场和流场进行了耦合仿真研究,研究了激光作用对传质流量、浓度及沉积高度的影响。对微细电沉积速率的仿真研究及其神经网络建模,深化了对沉积机理的研究,并解决了沉积速率难以确定的问题。对电沉积及光电复合沉积的仿真研究,有助于更好的理解光电复合沉积机理。模拟激光电化学的多场耦合作用效果能有效地利用多场耦合的有益效应进一步提高沉积速率、沉积定域性及沉积质量,有力推动了光电复合沉积技术的进一步发展。