激光喷丸成形是利用激光产生的冲击波使金属板料产生一定分布的残余应力场从而实现板料变形的一种新型成形技术，是传统喷丸工艺和现代激光加工技术的结合。对激光喷丸成形中残余应力场进行优化控制是实现板料精密成形的关键。本文从以下几个方面进行了深入研究和探讨，主要内容如下：分析了激光诱导冲击波的形成机理以及冲击波在材料中的传播和衰减规律。研究了金属材料在冲击波一维压缩应变下的弹性-塑性-高压流体的响应过程，以及冲击波作用下材料内残余应力的形成过程。探讨了激光喷丸成形中影响残余应力形态的主要因素。针对激光喷丸成形的特点，结合有限元理论，以ANSYS／LS-DYNA为平台建立了激光冲击波加载的数值模型，利用显示—隐式序列求解的方法对激光喷丸成形中的残余应力场进行模拟分析，结果表明冲击路径是影响残余应力场整体分布的最大因素。建立了激光喷丸成形中残余应力场的优化模型，通过激光喷丸板料变形所需能量的估计对激光参数范围进行初步优化，以数值模拟为工具利用正交方法对激光主要参数进行进一步的优化分析，得到了激光喷丸参数的较优水平组合，实现对残余应力大小的优化控制，以冲击路径和冲击次数以及施加预应力等工艺手段实现对应力分布形态的控制。以6061-T6铝合金和SUS304奥氏体不锈钢为研究对象，实验研究了不同材料、喷丸轨迹、次数对板料激光喷丸后残余应力场及变形的影响。对典型试样的残余应力测试表明，板料喷丸区域的上下表面均为有益的压应力，材料心部为拉应力，符合激光喷丸成形残余应力场优化控制的要求。