已加工表面的残余应力容易导致工件产生变形和表面裂纹的萌生，影响工件的表面加工质量，进而影响工件的机械性能和疲劳寿命。因此，准确的预测已加工表面残余应力，具有重要意义和工程实用价值。本文以研究车削和磨削表面残余应力产生的机理和预测为目标，运用有限元方法对车削和磨削表面残余应力进行建模和计算，并结合列车车辆轮轴加工中的残余应力的实验检测，对数值计算结果进行了对比和分析。1．通过断裂损伤失效技术和显式热-机械应力耦合算法，模拟了45钢带状切屑的二维正交切削过程，对带状切屑和已加工表面残余应力形成过程进行了研究，分析了切削参数和刀具几何参数对已加工表面残余应力大小和分布的影响。2．采用小步距间歇跳跃式移动载荷将热流密度和磨削力均匀施加在接触弧长上，利用热弹塑性有限元方法模拟50钢的三维磨削过程，计算出不同加工参数下的磨削温度和表面残余应力，并分析各参数对它们的影响。3．结合工程应用实际，以列车车辆轮轴材料50钢为对象，进行了加工实验，测量加工后的工件表面残余应力，分析了各加工工艺参数对残余应力影响的重要性顺序。最后将有限元仿真结果与实验数据进行了部分对比分析，验证了有限元模型的正确性。本文建立了车削和磨削加工残余应力有限元模型，计算了不同工艺参数条件下的加工残余应力，进行了相关工艺实验。数值仿真结果与实验结果的对比说明所建立的模型可以反映机械加工残余应力特性，有利于更进一步研究残余应力产生的机理，为相关零件工艺优化的研究和应用提供模型和算法。