随着钛合金在各个工程领域的广泛应用,钛合金产品的使用寿命越来越受到人们的关注。研究表明,激光冲击强化是一种提高钛合金疲劳性能的有效技术,它可以引入较大且较深的残余压应力。本文建立了考虑裂纹闭合应力效应的微观断裂力学模型,研究了激光冲击强化钛合金的强化机理。首先,利用刚塑性简化模型描述了激光冲击喷丸Ti6Al4V的残余应力特征。在此基础上,建立了考虑裂纹闭合应力效应的扩展Navarro-Rios模型,对裂纹扩展行为进行了系统分析。最后,准确地预测了裂纹闭合应力对疲劳寿命的影响,得出一些结论:（1）疲劳裂纹扩展处理是裂纹系统中裂纹扩展速率的减速和加速行为。激光冲击强化引起的压缩残余应力可以降低裂纹的生长速率。（2）在疲劳裂纹扩展过程中,各晶粒裂纹长度增大,障碍区的驱动力增加。激光冲击喷丸强化Ti6Al4V可用于克服晶粒边界约束条件下的临界屏障应力。（3）激光冲击喷丸Ti6Al4V中裂纹闭合应力较大且较深,因此要求较高的门槛应力来促进裂纹扩展。（4）前10个晶粒中的循环寿命增加了一个数量级以上,这意味着激光冲击强化诱导的闭合应力在提高疲劳性能方面更有效地缩短了裂纹长度。此外,通过激光冲击强化,Ti6Al4V可以获得107个循环的良好疲劳强度。同时运用有限元模拟,建立激光冲击强化模型,进行钛合金激光冲击强化残余应力的模拟分析。激光冲击强化都是通过产生塑性变形使材料表面产生残余的压应力,从而提高材料的抗疲劳性能。材料表面的塑性变形必然会使材料表面状态发生变化。这使得材料表面的粗糙度增加。相对地,激光冲击强化对材料表面粗糙度的改变会小得多。激光冲击强化残余应力深度变化总体呈三角形趋势,初期残余应力深度随残余应力变化而增加迅速。当残余应力深度逐渐增加在残应力达到某一值时,残余应力深度增加趋势变缓。