TC4钛合金以比强度较高、耐蚀性好和优良的综合力学性能,广泛用于航空航天、军事工业等领域,常用作飞机结构中的隔框、起落架、航空发动机中的叶片、压气机盘等重要结构件。但TC4的硬度较低,耐磨性和抗疲劳性能较差,疲劳断裂成为其在工程应用中主要的失效形式,常常需要结合表面处理工艺以提升服役性能。喷丸是一种冷加工处理工艺,通过大量高速运动的弹丸球撞击零件表面,使材料表层晶粒细化、产生塑性应变层和残余压应力层,从而显著提高耐磨性和抗疲劳性能。由于喷丸具有应用面广、操作简单、能耗低、成本低等特点,广泛用于金属制品的表面强化。然而喷丸工艺涉及到大量参数,参数之间彼此制约、关系复杂,工程中常依靠经验和试验方法选取喷丸参数,费时费力、成本高昂、强化效果欠佳。若参数选取不当,造成欠喷或过喷等现象,反而会带来表面损伤、弱化表面性能。针对喷丸工艺参数对喷丸效果的影响规律不明确的问题,本文用多个指标对喷丸效果进行综合评估,建立了包含单弹丸、多弹丸和阿尔门试片模型的有限元分析体系。考虑了喷丸过程参数和执行参数,分析了工艺参数和参数组合对残余应力分布和表面粗糙度的影响规律以及喷丸过程中等效塑性应变与能量的变化,开展喷丸试验验证了模型在预测喷丸效果和计算喷丸强度上的准确性。本文主要工作如下:（1）建立了单弹丸撞击模型,利用PEEQ阈值法评估弹坑直径;为了对喷丸覆盖率实现精准控制,开发了基于像素点统计的方法生成随机弹丸的初始位置,建立了多弹丸随机喷丸模型;利用Abaqus软件的粒子生成器功能建立了三个不同的阿尔门试片模型以计算喷丸强度,建立了可同时考虑喷丸强度、覆盖率和其他过程参数的喷丸有限元分析体系;利用高斯表面模型,为多弹丸模型添加不同粗糙度的初始表面形貌;用残余应力分布和三维表面粗糙度参数Sq评估喷丸效果,介绍了残余应力的提取方法和Sq的计算过程。（2）进行正交试验设计,分析了弹丸尺寸、弹丸速度、弹丸密度三个重要的过程参数和初始表面粗糙度对喷丸效果的影响权重,对单一因素进行探讨,研究了四个因素喷丸效果和能量变化的影响规律。（3）比较了三个试片模型计算喷丸强度的效率和准确性;选取六种弹丸类型设计了18组三种喷丸强度下不同过程参数组合的喷丸模拟试验,并利用试片模型计算了18组模拟对应的弹丸速度;进行单弹丸模拟,分析了影响弹坑形貌的因素;研究了覆盖率和喷丸强度对残余应力分布、表面粗糙度及晶粒细化程度的影响;研究了在相同的覆盖率和喷丸强度下,不同的过程参数组合对喷丸效果和能量变化的影响规律。（4）对TC4试样开展喷丸试验研究,利用高速摄像机测量了弹丸平均速度,表征了喷丸后的残余应力分布和表面粗糙度;开展相同试验参数下的模拟试验,将试验和模拟结果对比,分析产生偏差的原因,验证了模型在预测喷丸效果和计算喷丸强度方面的可行性。