激光喷丸强化技术(Laser Peening，LP)是一种新型的材料表面强化技术，其利用高功率短脉冲激光束与材料表面相互作用产生的高幅值冲击波压力使材料表面发生塑性变形、晶粒细化、高密度位错，并在材料表面产生比传统机械喷丸更深的残余压应力层来提高材料的抗疲劳特性，能有效改善工程关键零部件的疲劳性能，降低其疲劳裂纹扩展速率，在航空航天等领域有广泛的应用。　　 本文以线弹性断裂力学及弹塑性断裂力学理论为基础，以Ti-6Al-4V航空钛合金为研究对象，开展激光喷丸强化航空钛合金薄板件后的残余应力分布及疲劳裂纹扩展性能研究，主要工作集中在以下几点:　　 基于线弹性及弹塑性断裂力学理论，分析了不同控制参量下激光喷丸诱导残余应力场及其对疲劳裂纹扩展速率和疲劳寿命的影响，从理论上探讨了疲劳裂纹扩展行为的断裂力学描述及微观机理;从疲劳极限、裂纹扩展门槛值、应力强度因子、疲劳裂纹扩展速率四个方面研究了激光喷丸强化对钛合金疲劳性能的改善机理。　　 利用高功率Nd∶YAG固体激光喷丸装置，对Ti-6Al-4V航空钛合金紧凑拉伸试样(Compact Tension，CT)进行了不同喷丸覆盖率及不同功率密度下激光喷丸强化实验，对试样裂纹扩展沿线、垂直于裂纹扩展方向及试样厚度方向进行了X射线衍射残余应力测定。利用MTS-809拉伸测试系统进行疲劳裂纹扩展实验，研究了激光喷丸后Ti-6Al-4V航空钛合金试样疲劳裂纹扩展速率及疲劳寿命。　　 采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)分析了CT试样疲劳断口形貌，对比了激光喷丸强化前后疲劳试样断口上裂纹源区、疲劳裂纹扩展区、最终断裂区形貌变化，研究了激光喷丸前后裂纹源区位置分布、疲劳裂纹稳定扩展区的疲劳条带以及最终断裂区韧窝形貌，从微观机理上阐述了激光喷丸降低钛合金疲劳裂纹扩展速率的机理，验证了激光喷丸强化有效提高钛合金疲劳性能的有效性。　　 以有限元分析软件ABAQUS及MSC.Fatigue为平台，建立了激光喷丸强化Ti-6Al-4V航空钛合金疲劳裂纹扩展性能的有限元模型，对不同喷丸覆盖率和不同激光功率密度下激光喷丸航空钛合金表面及次表面残余应力分布及不同残余应力场下疲劳裂纹扩展性能进行探讨，结果表明:激光喷丸能够有效减小裂纹扩展驱动力，降低裂纹扩展速率，延长裂纹扩展寿命。有限元分析和实验结果的一致性较好，可为激光喷丸疲劳裂纹扩展性能分析提供有效手段。