叶片是航空发动机的核心零件,其表面残余应力对其服役环境下的疲劳寿命影响巨大。为了满足叶片的性能需求,钛合金被广泛应用于航空发动机钛合金叶片的制造中。而表面残余应力对于钛合金叶片的疲劳寿命、屈服极限、强度极限等都有着重大影响。因为砂带磨削具有冷态磨削和柔性磨削的特征,所以目前在工业上常利用砂带磨削来对航发叶片等钛合金构件进行最终表面处理以调控工件表面残余应力,实现对表面残余应力的控制。因此,掌握砂带磨削表面残余应力形成规律,对于残余应力的控制和消除,指导钛合金工件加工,有着重要的意义。目前国内外学者在砂带磨削表面残余应力的表征方面做了一些研究,但是仍然存在着建模不清,研究针对性不强等问题。针对以上问题,本文通过仿真建模与实验验证相结合的方法,对航空发动机钛合金叶片砂带磨削表面残余应力特征及其表征方法进行了研究,从而探索了钛合金工件经过砂带磨削后的表面残余应力分布规律,并利用多种方法建立了从砂带磨削参数到表面残余应力的数学模型,实现对表面残余应力的表征。主要研究内容如下:（1）钛合金砂带磨削表面残余分布应力特征研究。首先,基于正交实验法设计了试验方案,利用ABAQUS和钛合金薄壁件砂带磨削实验平台针对钛合金薄壁件多磨粒砂带磨削过程分别进行了实验研究和有限元仿真分析,研究钛合金工件在多磨粒条件下磨削后的残余应力分布特点;然后,检测了加工和磨削后的残余应力分布状况,最后分析了钛合金薄壁件砂带磨削表面残余应力与加工工艺参数的耦合关系。（2）钛合金砂带磨削表面残余应力宏观表征。首先,基于弹性力学和碰撞力学建立了钛合金砂带磨削表面残余应力力学宏观表征模型;其次,研究了砂带磨削加工工艺参数与模型参数之间的耦合关系,实现了模型与工艺参数之间的相互映射;然后,针对模型结构特征进行了分析计算,建立了钛合金砂带磨削加工工艺参数与表面残余应力之间的数学模型,实现了钛合金薄壁件砂带磨削表面残余应力的表征;最后,将仿真结果与相应的实验结果进行了对比分析,探究了误差的特点与来源。（3）钛合金砂带磨削表面残余应力微观表征。基于分子系统特征和所选择的分子势函数,建立了分子系统的势能模型,并设置了相应的初始条件,并根据应力表达模型,实现了钛合金砂带磨削表面残余应力的表征;最后,将仿真结果与相应的实验结果进行了对比分析,探究了误差的特点与来源。（4）钛合金叶片砂带磨削表面残余应力表征仿真及实验验证。首先,搭建了航空发动机钛合金叶片砂带磨削实验平台,在其上针对钛合金叶片进行了砂带磨削实验;其次,将钛合金叶片磨削结果之前的薄壁件实验进行对比,分析了两者之间残余应力的差距和形成原因,并得到形状补偿系数,实现了钛合金薄壁件仿真模型到钛合金叶片仿真模型的转换;最后,将转换过后的两种表征模型的仿真结果与实验结果进行对比,探索了误差的来源,并确定了基于分子动力学的航空发动机钛合金叶片砂带磨削表面残余应力表征模型具有较强的准确度与稳定性。