低碳合金钢由于优异的综合性能，广泛应用于机械结构。随着机械构件日益增长的长寿命和轻量化需求，各种表面强化处理工艺被开发和应用，其中，喷丸处理是一种应用广泛的表面处理方法，而微粒子喷丸是近年被开发的新型喷丸处理工艺。为了研究微粒子喷丸工艺参数对低碳合金钢表面性能的影响，本文建立了随机多丸粒喷丸仿真模型，仿真分析了单一喷丸参数变化对低碳合金钢表层残余应力场和表面粗糙度的影响，并利用正交试验法研究了不同喷丸参数对残余应力层深度、最大残余压应力和表面粗糙度的影响权重，最后通过微粒子喷丸实验分析了仿真中单一喷丸工艺参数变化对表面性能影响规律的合理性。
　　首先，本文利用残余应力场的预测方法进行了丸粒撞击试样的速度计算，并通过ABAQUS/PYTHON二次开发功能建立了随机多丸粒喷丸仿真模型，实现模拟大量弹丸随机撞击试样的喷丸过程，且用户可通过自定义参数来建模仿真。
　　然后，研究了单一喷丸参数变化对低碳合金钢表层残余应力场影响，仿真研究中，设置喷丸速度、弹丸直径、喷射角度和喷丸覆盖率为单一变化参数，关于残余应力的研究结果表明：速度的增加并不会影响最大残余压应力的位置深度；随着弹丸直径的增加，残余应力层深度与最大残余压应力也随之增大；喷射角度对于残余应力场深度与最大残余压应力的位置深度影响不大，但随着喷射角度的变小，最大残余压应力明显变小；喷丸覆盖率的增大，有利于最大残余压应力的增加，喷丸覆盖率达到300%以上时，残余应力场基本不再变化。同时，设置单一变化参数时，关于表面粗糙度的研究结果表明：丸粒直径为50μm时，弹丸的速度对表面粗糙度的影响较小；弹丸直径越大，靶材的表面粗糙度也越大；喷射角度越靠近60°，表面粗糙度Ra的值越大；喷丸覆盖率小于200%时，覆盖率越大，Ra值越大，当覆盖率在200%以上时，Ra值基本不再变化。
　　最后，对喷丸速度、弹丸直径和喷射角度三种喷丸参数采用正交试验法进行仿真分析，基于仿真获取的残余应力场分布和表面粗糙度发现，弹丸直径对于残余应力层深度、最大残余压应力和表面粗糙度影响最大。此外，通过微粒子喷丸实验验证了仿真中喷丸工艺参数变化对低碳合金钢表面性能影响规律的合理性。本文的研究成果可以为低碳合金钢微粒子喷丸工艺参数的选择提供指导，也可为喷丸试验机的开发提供参考。