飞机在服役过程中,其结构件在恶劣工作环境下,极易出现腐蚀损伤问题。针对飞机受损件修复问题,常采用表面强化技术对飞机受损件进行处理。其中,激光喷丸具有可控性好、应变率高,效果显著等特点,在飞机维修工作中具有广阔的应用前景。同时,激光喷丸便于实现在线修复,能够有效降低飞机维修成本、缩短维修周期。激光喷丸能在材料表层诱导产生对材料有益的残余压应力,残余压应力的大小直接影响着飞机受损件的疲劳寿命。因而对基于在线修复的飞机受损件激光喷丸残余应力研究显得尤为重要。本文以7075-T6铝合金飞机受损件为研究对象,采用理论分析、有限元数值模拟与试验相结合的方法对飞机受损件经激光喷丸强化后的残余应力分布进行研究,获取不同激光喷丸参数及工件表面几何特征对残余应力分布的影响规律,并通过激光喷丸试验,验证了模拟结果的合理性。根据本文研究需求,建立了单点垂直冲击、单点斜冲击及多点连续冲击激光喷丸有限元模型,依据飞机受损件打磨后表面形状,建立了复杂表面形状多点连续冲击激光喷丸有限元模型,并对有限元建模过程中的关键技术问题进行深入研究。将模型内部内能趋于稳定、动能趋于零的时间作为显示分析求解时间。通过建立多个局部坐标系完成了冲击波压力的空间分布的加载,并设置相应的边界条件,完成了激光喷丸有限元模型的建立,为后文研究不同激光喷丸参数及工件表面几何特征对残余应力分布的影响规律提供强有力的技术支撑。基于前文建立的激光喷丸有限元模型,完成不同冲击波峰值压力、冲击次数、光斑大小、搭接率及入射角下激光喷丸有限元模拟,并对模拟结果进行分析,揭示了各激光喷丸参数对残余应力分布的影响规律。基于有限元软件ABAQUS对飞机受损件激光喷丸过程进行了数值模拟,获得了打磨后修复件不同表面形状及曲面曲率对残余应力分布的影响规律。结果表明,经激光喷丸后,不同表面形状下材料表面最大残余压应力由大到小依次为:双凹面、凹圆弧面、凸凹面、平面、凸圆弧面、双凸面。随着曲面曲率的增加,双凹面、凹圆弧面、凸凹面材料表面最大残余压应力逐渐增加,凸圆弧面、双凸面材料表面最大残余压应力逐渐减小。因此,激光喷丸修复后,凸圆弧面、双凸面极易成为飞机受损件强度薄弱区域,在对该区域进行打磨时,应尽量采用较小的曲面曲率进行打磨。利用Nd:YAG激光器研制的激光喷丸设备进行激光喷丸试验,并对喷丸后工件表面残余应力进行测量,通过模拟结果与试验结果的对比发现,两者之间最大相对误差为-9.55%,表明本文的模拟结果具有较高的可靠性。