激光是一种具有高精确性、高稳定性、高能效性的加工制造工具,在激光诱导制造中,激光常以其产生的高压等离子体作为与材料互相作用的重要介质。这样一来,激光诱导等离子体(Laser-Induced Plasma,以下简称LIP)的特性在激光诱导制造中的作用机理就十分关键。所以,以研究LIP在激光诱导向前转移(Laser-Induced Forward Transfer,以下简称LIFT)和激光冲击强化(Laser Shock Peening,以下简称LSP)中的气-液-固三相之间的作用机理为目标,进行了一系列的仿真研究及实验验证。研究内容和结果主要包括:1)通过分析LIP的产生与传播特性并结合实际情况,分提出了对LIFT进行模拟的两相流物理模型和对LSP进行模拟的瞬态气-液-固耦合物理模型。在两相流模型中,所用的仿真方法是从格子气自动机不断完善并发展而来的格子玻尔兹曼方法,可以处理复杂的流体交界面的流动及演化,特别适合于模拟LIFT中的流体演化。2)在对LIFT进行模拟仿真的过程中运用到Rayleigh-Plesset方程,用该方程来描述LIP气泡因膨胀和收缩导致的半径的演化,以此得到两相流模型的流量入口条件,实现了对LIP气泡在LIFT过程中的流体体积变化的控制。在无接收层和有接收层的情况下,利用该两相流模型,分别研究了银浆在不同大小的激光能量作用下,银浆的向前转移与沉积的过程,得到三种不同的转移和沉积状态并进行了系统地分析。并且,针对藻酸盐溶液的LIFT过程中出现向后转移的现象也进行了模拟仿真,揭示了其在向前转移过程中同时伴有向后转移的现象的过程及形成机理。3)在LSP进行模拟仿真的过程中,利用瞬态的气-液-固耦合模型进行仿真。首先分别在无水约束层和有水约束层的情况下,用同样大小压强的LIP气泡作为初始条件,对比了在这两种情况下流域中的压力和结构中的应力响应的大小、分布与传播方式,得到了水约束层对冲击波的约束及强化效果的相关结论。其次,用远超过材料屈服强度极限的压强的LIP气泡作为初始条件,得到了结构中了应力响应及其残余应力的大小、分布与传播方式。4)针对在无接收层和有接收层的情况下的LIFT的仿真结果,同样用银浆作为靶材进行了对应的实验。从转移的过程、沉积的状态、靶材基体上的材料去除情况和沉积点的形貌等方面着手,用高速摄影仪拍摄银浆转移的过程,用超景深显微镜观察沉积点。对比发现仿真结果与实验结果的匹配度非常高,证明了仿真模型与方法的正确性和可行性,并对其存在的误差进行了分析。