机械喷丸是一种传统表面强化工艺，在工程中被广泛应用，具有设备简单、价格低廉、操作方便等特点。机械喷丸处理的零构件表面被引入较大的残余应力，其静力强度、耐磨性、抗腐蚀性和抗疲劳性等都得到了有效的提高。为了研究机械喷丸诱导的残余应力场，本文采用实验测量和三维有限元模型分析相结合的方法测量残余应力。主要工作为:　　(1)在实验测量方面，研究了基于X射线衍射的残余应力无损检测方法，解决了通过衍射峰形状筛选数据，以及优化最小二乘法拟合直线斜率的问题，获得了较为准确的实验结果;研究了基于钻孔应力释放和云纹干涉表面位移测量的残余应力有损测量方法，建立了通过条纹位移计算残余应力的公式，并获得了钻孔后孔边的云纹条纹图。实验结果表明，两种方法测量的结果相一致，可准确测量残余应力的大小，并获得不同喷丸工艺引起的残余应力分布规律。　　(2)在模拟分析方面，建立动态响应机械喷丸强化的有限元模型，详细研究了喷丸工艺参数和试件表面几何形状对残余应力大小和空间分布的影响，结果表明，随着弹丸直径、弹丸速度、冲击角度、冲击次数等参数的增加，试件内部的最大残余应力、残余应力场的深度和表面残余应力的面积都是逐渐增大的;另外，试件表面几何形状对喷丸残余应力也有影响，凹面曲率的增大引起残余应力深度的减小和极值的增大，而凸面曲率的增大引起残余应力的深度的增加和极值的减小。　　(3)实验研究了退火对机械喷丸残余应力释放和残余应力对试件疲劳寿命的影响。一方面，测量并分析了机械喷丸残余应力随着温度的演化特点，结果表明，随着温度的升高，残余应力逐渐减小，但残余应力释放速度逐渐增大，并在温度为700℃时，有最大释放速度。另一方面，测量并分析了在不同喷丸压力下，机械喷丸残余应力对试件疲劳寿命的影响，结果表明，机械喷丸可有效增加试件的疲劳寿命，但过度喷丸不会增加试件的疲劳寿命，甚至会减少试件的疲劳寿命。