激光喷丸强化诱导的三维残余应力场,能够显著改善材料的抗疲劳性能。本文采用有限元分析和实验研究相结合的方法,对激光喷丸强化诱导的三维残余应力场分布、测量和喷丸效果的评判方法进行了初步研究。主要工作如下：(1)探讨了高幅值冲击波压力加载下金属材料的力学响应及其诱导三维残余应力的机理,分析了影响三维残余应力大小和空间分布的主要因素,介绍了目前三维残余应力测定的研究进展,以及剥层法测量深度方向的三维残余应力的方法。(2)以ABAQUS软件为平台,建立了高应变率条件下激光喷丸强化过程的有限元分析模型,讨论了建模过程中的相关问题(材料的本构模型、冲击波的时空加载和求解时间的确定),数值模拟了激光喷丸强化过程中的应力应变的动态变化过程。研究了激光喷丸强化诱导三维残余应力的大小和空间分布,重点分析了不同激光喷丸强化工艺参数对三维残余应力场的影响。(3)应用模糊数学理论,综合考虑影响激光喷丸强化诱导三维残余应力场的多种因素,建立了模糊综合评判模型,采用二级模糊综合评判,对三维残余应力场进行综合评判,以确定三维残余应力场优劣,为优化和控制激光喷丸强化诱导三维残余应力场提供理论依据。在此基础上,采用疲劳分析软件MSC.Fatigue,建立了激光喷丸强化后三维残余应力场下的疲劳性能分析方法,为进一步评判激光喷丸强化后的抗疲劳效果提供了有效方法。同时也验证了三维残余应力场模糊综合判定的可行性。(4)以6061-T6铝合金材料为研究对象,对板料进行激光喷丸强化试验,用X-衍射应力测定仪分析了激光喷丸区材料表面残余应力大小,同时采用电解抛光双面剥层法工艺测量了沿厚度方向的残余应力分布,测试了喷丸前后材料表面冲击坑的形貌、材料显微硬度及表层显微组织的变化,分析了其形成的原因。探讨了激光喷丸区厚度方向显微硬度与残余应力分布之间的内在联系,表明残余应力和硬度有一定线性关系,同时残余应力的测试结果和模拟结果有较好的一致性,验证了激光喷丸强化有限元分析模型的有效性。