喷丸强化是一种表面强化工艺,能显著提高工件疲劳寿命,被广泛应用于工业。喷丸改善工件疲劳性能在于在表层形成残余压应力,表面粗糙度变化,表层材料组织变化,其中表层的残余压应力是目前公认的主要强化因素。虽然表层材料组织变化也有利于提高工件疲劳寿命,但影响程度相对较弱。上述喷丸强化三要素按对影响抗疲劳性能的程度排序为：残余压应力>表面粗糙度变化>表层材料组织变化。故在本文中主要研究残余应力和表面粗糙度。在传统的有限元模型中弹丸的数量较少且为规则阵列排布,属于微观模型。在本文中利用SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)耦合FEM (Finite Element Method)的方法建立新型宏观随机模型,使仿真更加符合实际喷丸过程。且以往仿真研究分别考虑单个参数独立对残余应力的影响效果,对表面粗糙度的研究很少。首先利用LS-DYNA并结合正交试验法建立多丸粒有限元微观模型,并与实验对比验证了模型的正确性；运用综合评分法对喷丸后的工件表面残余压应力层深度、表面残余压应力、最大残余压应力深度、最大残余压应力值四个目标值进行综合评判。通过对综合目标值的极差分析,确定弹丸直径、冲击角度、冲击速度、搭接率、同一位置的冲击次数、弹丸与工件的摩擦系数、弹丸材质7个喷丸工艺参数对综合目标值的影响程度,通过综合评判分析得出最优的喷丸工艺参数组合方案。其次建立SPH耦合FEM的喷丸宏观模型,对喷丸过程进行数值模拟；使用MATLAB对弹丸空间位置坐标进行随机化处理,形成了大量丸粒冲击工件表面的随机喷丸仿真模型。通过分析确定了喷丸饱和时间,研究了冲击角度、质量流速对残余应力场的影响。结果表明：弹丸速度越大,达到饱和所需的时间越短；冲击角度增大,残余压应力增大；质量流速增大,残余压应力增大,但当其达到饱和值后,残余压应力不再变化。最后建立研究喷丸表面粗糙度的多丸粒有限元模型,通过单丸粒有限元模型验证研究所用多丸粒模型的正确性,研究了喷丸参数对工件表面粗糙度的影响。结果表明：经喷丸后所得到的工件表面粗糙度随着喷丸覆盖率的增大而减小,当到达一定覆盖率后,表面粗糙度值稳定；弹丸冲击速度、弹丸尺寸增大,工件表面粗糙度值增大。