激光冲击强化（laser shock peening， 简称LSP）是一种表面处理技术，通常应用于飞机机身、航空发动机压气机叶片（主要材料为钛合金）等结构，用于提升结构的抗疲劳、抗腐蚀等力学性能。尽管这种提升作用可归因于材料强化区域微观结构的演化，但不同LSP参数下的微观结构特征和响应极为复杂，导致材料在宏观尺度上的力学行为不同。此外，LSP持续时间极短，也给捕捉材料表层微观结构演变带来了相当大的挑战。
 

为了解决上述问题，北京航空航天大学宇航学院李睿智副教授团队联合中国航空制造技术研究院孙汝剑高级工程师团队，基于一维冲击波传播理论建立了分子动力学（MD）模拟和LSP冲击过程中应力波的传播模型，将MD模拟的微观加载参数与LSP实验的宏观加工参数进行了对应。随后通过分子动力学（MD）模拟的方法探究了不同激光能量密度LSP作用下单晶α-钛微观结构的演化过程，并使用透射电子显微镜（TEM）观察了LSP处理钛合金试验件的微观组织，阐明了激光能量密度和α-钛塑性变形区微观结构演化的关系。论文基于施密德因子和能量势垒提出了能量驱动的微尺度塑性变形机制，为优化LSP工艺参数改善材料的力学性能奠定了基础。