根据数据统计,工程中大约有80%的机械零件损坏属于疲劳破坏。经热处理和喷丸等表面强化工艺后试样表层会形成表面变质层,以提高机械零件的疲劳寿命。表面变质层中的残余应力对机械零件的疲劳寿命、裂纹萌生和扩展有重要的影响。拉应力能够促进疲劳裂纹的萌生和扩展,降低零件的疲劳寿命;压应力能够抑制疲劳裂纹,提高零件的疲劳寿命。同时,喷涂作为一种表面再制造技术,涂层中也存在着不同程度的残余应力。涂层中的残余应力对界面结合强度等力学性能有重要的影响,残余应力导致的界面应力失配会降低结合强度,从而造成涂层的断裂与脱落。因此准确的表征表面变质层和涂层中的残余应力对研究其力学性能和服役寿命有重要作用。X射线衍射法结合剥层法(X射线/剥层法)是测量表面变质层残余应力应用较为广泛的方法。剥层会引起材料内部应力的重新分布,此时X射线/剥层法的测量结果并非为材料内部初始的残余应力值。精确的测量残余应力对结构刚度、构件尺寸稳定性和疲劳寿命的判断等有重要影响,因此有必要研究X射线/剥层法测量残余应力的修正方法。通过对等双轴和平面非等双轴残余应力局部剥层的有限元模拟,给出了针对平面非等双轴残余应力的有限元矩阵修正法,并用有限元验证了等双轴和平面非等双轴残余应力的修正方法。用X射线/剥层法测量了热处理和喷丸试样表面变质层中的残余应力,并用等双轴和平面非等双轴残余应力的有限元矩阵修正方法对测量结果进行合理的修正。压痕法是测量涂层残余应力的重要方法,确定涂层的残余应力和层厚(即残余应力层厚)对研究涂层力学性能及失效形式的判断有重要的作用。基于Zhao等人退化的均匀残余应力计算模型,通过对有应力和无应力的加载曲线进行拟合,采用压痕曲线加载段的相对加载曲率作为分析参数,计算单晶铜和铜涂层中的残余应力。与施加的残余应力和X射线/剥层法的测量结果对比,残余应力的计算结果是准确的。然后基于Zhao等人确定残余应力层厚的模型,对电沉积镍涂层的层厚进行计算,并讨论了影响计算结果的因素。