冷喷涂（CS）技术是利用诸如氮气和氦气之类的压缩气体作为加速介质,以300m/s至1400m/s的速度加速固体金属粉末颗粒,然后使它们与基材发生碰撞,从而导致颗粒与基材经历剧烈的塑性变形沉积形成涂层的新型涂层制备技术。当粒子与基体高速碰撞时会导致残余应力的产生,这是影响涂层质量的重要因素之一。本文选取飞机机翼蒙皮常用材料AZ31B镁合金和涂层材料Al-7075-T6粉末颗粒为研究对象,采用理论分析、有限元模拟和正交试验三者相结合的方法分析了不同工艺参数对沉积涂层形貌及残余应力变化规律的影响,并将获取的最优工艺参数应用于实际涂层的制备,验证了模型的可靠性。本文主要研究工作如下:（1）通过研究冷喷涂结合机理和颗粒碰撞的显式动力学基本理论,分析了涂层制备过程中导致残余应力产生的因素,选定了合理的计算方法、确定了仿真模型的材料本构、单元类型和接触方式。（2）利用ABAQUS中的CEL算法对冷喷涂单颗粒的撞击过程进行研究,建立了单颗粒碰撞模型。通过颗粒碰撞中的塑性应变与残余应力变化,分析了沉积过程中不同工艺参数对涂层形貌及残余应力变化规律的影响,并结合正交试验确定了合理的喷涂工艺参数,验了证模型的显著性。（3）基于正交试验得到的工艺参数及单颗粒碰撞模型,建立多颗粒碰撞模型。研究了相邻三颗粒、垂直三颗粒和多层交错叠加沉积过程中涂层形貌的变化,并分别对上述三种条件下残余应力的变化规律进行了总结。（4）采用BSX-800LP型高压冷喷涂设备进行涂层的制备,将实际喷涂涂层形貌、工艺参数与数值模拟沉积形貌、响应面分析所得优选组合工艺参数进行对比,进一步优化仿真模型。通过对比,实际涂层的微观形态与有限元模拟的结果相符,从而验证了模拟结果的可靠性。