喷丸强化是一种广泛应用于工业领域的提高零件疲劳强度的表面强化工艺。该工艺机理复杂,影响因素众多,其残余应力的实验测量常使用X射线衍射法或盲孔法等,均涉及工件表面材料去除,使得实验研究成本高、效率低、操作复杂且不直观。而数值仿真可为喷丸强化过程提供一种经济、高效的研究之路。传统基于有限元法的仿真研究仅限于模拟单丸和少数丸粒的喷丸过程,且有限元法在处理切屑分离及大变形问题上具有局限性。因此,本文拟采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)耦合有限元法(finite element method, FEM)的新型数值建模方法,研究锐边弹丸对工件表面形貌的影响以及包含大量弹丸的喷丸强化过程,以期得到更加符合实际的仿真结果。首先使用SPH法耦合FEM法建模,研究锐边弹丸在不同入射角和前倾角下撞击工件表面时,弹丸的翻转作用对工件表面形貌所产生的影响。结果表明,当前倾角较大时,弹丸趋于向前翻转,对工件表面形成碾压作用,并形成尖锐的弹坑,其切屑将堆积在弹坑前部边缘不与工件分离；而当前倾角较小时,弹丸则趋于向后翻转,对工件表面形成铲削作用,使切屑与工件分离,所形成的弹坑光滑而平缓。同时定量研究了不同入射条件对弹坑深度、切屑堆积高度的影响。通过与相关实验及理论数据的比较,验证了仿真模型及结果的正确性。其次通过建立单丸和多丸粒的喷丸强化有限元模型,研究了多种因素对喷丸残余应力层的分布及表面形貌的影响。采用正交试验法,考察了喷丸速度、丸粒大小及搭接率对残余应力层深度的影响。根据仿真结果开展极差分析确定三因素的最佳参数组合；通过方差分析研究三因素对喷丸残余应力层的显著性影响。其研究结果将对喷丸强化工艺参数的合理选取起到一定的指导作用。最后使用SPH法耦合FEM法研究了包含大量丸粒的宏观喷丸强化过程。其中工件使用FEM法建模,混合弹丸流使用SPH法建模,二者通过特定的接触算法实现耦合。文中探索了利用SPH法建立混合弹丸流模型的建模策略,采用半经验的方法推导了弹丸流的状态方程。研究了不同的喷丸速度、撞击次数及覆盖率等因索对喷丸表而残余压应力场的影响。