机床在加工过程中，由于受到内外部热源共同作用，机床结构件产生热变形，导致制造误差。随着数控机床精度提高，机床热变形误差逐渐成为影响加工精度的主要因素。且越是精密的数控机床，热变形误差在机床总误差中所占的比例越大，热误差已经成为了阻碍数控机床加工精度进一步提高的最重要因素。而减小热误差的主要方法是误差补偿法，实现误差补偿的前提是获得机床变形场。传统方法主要通过温度误差模型来预测机床变形场，但由于机床结构复杂以及热源影响的非恒定性，导致温度测点选择困难，模型鲁棒性不强，使得热误差补偿技术发展较慢。本文则是基于机床结构件的应变场来研究机床变形场，通过理论分析和实验研究提出了一种新的机床结构件变形场测量方法。　　本文首先总结归纳了机床热变形规律和机床变形场测量这一基础研究，以及光纤光栅应变传感器的优点和研究现状，继而确定了将应用到机床结构件变形场测量中的思路。　　然后，对光纤光栅传感基本原理进行了阐述，介绍了光纤Bragg光栅传感模型及交叉敏感问题，以及在该测量系统中的适用性。同时对机床热变形规律进行研究，分析机床各个主要结构件的变形，针对立柱结构提炼出悬臂梁简化模型，根据变形分析提出了基于光纤光栅传感的变形场测量原理。　　接着，以悬臂梁结构为实验对象，搭建了基本结构变形场测量系统，在梁结构上粘贴光纤光栅测量应变，通过施加不同载荷使得该结构产生不同的变形场，最后将通过应变计算出的变形值与高精度激光位移传感器实测值对比来验证该测量方法的准确性。　　最后，本文进一步通过实验研究将该测量方法用于实际的机床立柱结构上。在立柱上搭建测量系统，同时设计相应的夹具装夹激光位移传感器直接测量加工中心主轴刀尖的偏移量作为对比。实验结果表明了该测量方法的可行性，实现了基于光纤光栅传感的机床结构件变形场测量，为机床结构件变形场测量提供了一种新方法。本文末尾对论文的研究成果及存在的问题进行了总结，并对未来研究工作进行了展望。