疲劳性能是影响钛合金结构件使用的重要因素之一。激光喷丸作为一种新的表面强化技术，不但使工件表面获得残余压应力，而且获得较深的残余应力影响层，在航空航天领域内具有重要的应用价值。本文以研究TB6钛合金的激光喷丸为重点，通过理论分析、数值模拟和与试验相结合的方式，对喷丸过程中形成的应力波，残余应力场进行了研究，并与机械喷丸进行了试验对比研究。运用应力波等理论对喷丸过程中的力学行为进行了理论分析，对比激光喷丸和机械喷丸两种喷丸工艺，结果表明激光喷丸形成平面应力波且能量较集中，应力影响层深度深，机械喷丸形成球面应力波，能量发散，应力影响层深度浅；分别建立了激光喷丸与机械喷丸的有限元模型，对比了两种喷丸工艺形成的等效塑性应变场和残余应力场，结果表明机械喷丸塑性应变大于激光喷丸，且机械喷丸的表面残余应力值大于激光喷丸；运用数值模拟方法分别研究了不同工艺参数对激光喷丸和机械喷丸残余应力场的影响，并得出了各个参数对残余应力场的影响规律；运用数值模拟的方法探讨了先激光喷丸后机械喷丸的复合强化工艺，分析结果表明复合强化工艺有利于同时获得较大的表面压残余应力和较深的应力影响层；对试验样本进行显微硬度测量、金相组织和表面形貌观测，显微硬度的变化规律与塑性应变变化规律相符合，在塑性应变影响区的晶粒被细化，激光喷丸形成的表面粗糙度小于机械喷丸。