残余应力的状态是影响材料或构件力学性能的一个重要参数。如何确定残余应力的大小，调整残余应力的分布，越来越受到研究者的关注。 本文工作着重于应用云纹干涉钻孔法及其实验技术解决工程中的一些残余应力问题。作为本文工作的理论基础，首先介绍了云纹干涉钻孔法的理论，并建立了三维有限元模型，模拟钻孔应力释放过程，得到了计算残余应力所需要的校核系数。 本文对原有的钻孔系统进行了改进，并与三维云纹干涉仪组合起来，形成了一套可实时钻孔、实时测量三维位移场的实验系统，并对其原理和功能进行了详细的介绍。文中还解决了后续图像处理和残余应力计算的一些关键技术。利用所研制的云纹干涉钻孔系统测量了铝合金的喷丸残余应力，并与应变片法的测量结果进行了比较，两者符合得非常好。 本文对云纹干涉钻孔法中一些主要误差源进行了分析，并用数值模拟的方法对条纹级数误差引起的残余应力计算误差进行了估计。分析结果表明，云纹干涉钻孔法的实验系统和实验方法可以满足工程中对残余应力测量的要求。 本文首次对表面纳米化材料的残余应力问题进行了研究。分别采用钻孔、切割、剥层三种方法机械释放316L不锈钢超声波喷丸试件内部的残余应力，并用云纹干涉法测量了相应的残余变形，得到残余应力沿深度的分布。剥层法与云纹干涉钻孔法的实验结果表明，纳米层和塑性转换层是作用有高压缩残余应力的主要部位，也是提高材料表面性能的主要原因。 本文提出了面内非均匀分布的残余应力的测量方法，并分别采用理论分析、有限元模拟和云纹干涉钻孔法得到了弹塑性弯曲梁侧面的残余应力分布。结果表明云纹干涉钻孔对面内非均匀残余应力的测量非常有效。在此基础上，本文首次测量了搅动摩擦焊的纵向和横向残余应力沿深度和垂直焊缝方向的非均匀分布。云纹干涉钻孔法和应变片钻孔法的测量结果表明，对于一些特殊实验情况，前者比后者具有更高的精度。