迄今金属材料工程表面失效分析多以实验研究为主。深入认识工程表面失效破坏机理需要在力学基础上开展系统的理论分析、建立相应的计算模型。本论文利用有限元方法，针对金属材料渗硼表面和高温循环氧化表面二种金属材料工程表面失效进行力学分析，计算工程表面的应力状态、讨论破坏机理、预测使用寿命。 采用有限元法的平面轴对称分析模型，依据钢的渗硼表面和界面特征，计算45钢在840-1050℃渗硼表面的热应力。45钢渗硼试样在外表面区边缘、FeB/Fe₂B界面和Fe₂B/钢基体界面呈张应力状态，且界面区存在着急剧的张应力和压应力的交替变化。计算与文献报道的实测应力分布规律一致。钢的渗硼表面的高张应力造成渗硼试样的表面开裂；硼化物和钢基体界面产生的微区塑性变形导致硼化物层剥落。 采用高温循环氧化动力学和金属氧化膜结构稳定性理论建立循环氧化弯曲剥落模型。金属氧化膜弯曲剥落可等效为弹性地基梁的屈曲失稳。根据1200℃时Fe-Ni-Cr-Al钢的氧化重量随氧化时间变化的W_c-t实验曲线，确定循环氧化动力学常数k_p和循环氧化剥落参数q，m值。用有限元特征值屈曲分析，计算了1000-1300℃温度条件下Fe-Ni-Cr-Al钢的循环氧化W_c-t曲线。计算与文献报道的实验测量的结果一致。