近年来,结构完整度高、比强度高及密封性能良好的轻型薄壁件被广泛应用于民用飞机、军用飞机以及新一代的运载火箭上。飞机结构件在实际服役过程中经常承受循环载荷而发生疲劳失效,采用表面喷丸强化处理提高构件耐疲劳性能已成为最重要的技术手段之一。但是,薄壁零部件在喷丸后容易产生变形,严重时影响后续装配,甚至导致超差报废。评估与预测喷丸强化后零部件的变形问题备受业界关注。实验试错法评价喷丸后零件变形的过程复杂且成本高,探索利用数值模拟计算分析方法成为人们的研究重点。本文利用ABAQUS软件中有限元-离散元（FEM-DEM）耦合方法,建立了一种新的随机多弹丸喷丸强化模型,用以模拟薄壁结构件的喷丸强化过程,分析薄壁件喷丸强化的残余应力、表面粗糙度及整体变形,并对比模拟结果与试验结果,验证了模型的有效性;研究了不同喷丸参数对钛合金叶片表面完整性的影响;用固有应变法模拟预测了大尺寸薄壁叶片的喷丸残余应力场与变形。主要研究结果如下:（1）FEM-DEM随机喷丸模型具有较好的有效性。针对Almen试片喷丸处理的模拟与试验的残余应力曲线趋势一致,残余应力特征值的最大误差为11.31%,表面粗糙度最大误差为6.78%,形变值模拟准确率可达95%。（2）利用建立的FEM-DEM模型,模拟TC4叶片的喷丸强化过程。结果表明,随着喷丸速度的增加,残余应力沿厚度方向上的分布曲线向右下方移动,叶片表面粗糙度明显增大,叶片的变形位移逐渐增大。弹丸尺寸的增加会导致最大残余压应力深度和残余压应力场深度增加,最大残余压应力值先增大后减小,在弹丸直径为0.8 mm时有最大值-866 MPa。随着弹丸流量的增加,表层残余压应力和最大残余压应力均有所增加,最大残余压应力深度和残余压应力层深度无明显改变。喷丸路径不同也会造成喷丸强化效果的差异,喷嘴平行于榫根移动时得到的残余压应力数值较大,叶片表面粗糙度最小,叶片变形程度小,为三种喷丸路径里的最佳路径。（3）固有应变模型与直接喷丸模型吻合度较高,能代替随机喷丸模型分析零部件的残余应力场和变形。利用固有应变模型,模拟预测了TC4叶片喷丸强化的残余应力和变形。结果表明,相同喷丸强度下,不同尺寸叶片残余应力沿厚度方向上的分布曲线基本重合,小尺寸叶片的变形趋势与叶片自身扭转趋势相同,而大尺寸叶片的变形趋势与叶片自身扭转趋势相反。随着叶片厚度的增加,残余压应力层深度由169μm增加到186μm,表层残余压应力与最大残余压应力均增加,叶片总体变形程度减小。