超声喷丸是一种新型的材料表面改性方法，能在多种金属结构零部件的表面强化及提高使用寿命方面发挥重要作用。本文以Q345钢为研究对象，利用超声喷丸强化技术与有限元模拟技术相结合的研究方法，根据超声喷丸强化原理和接触-碰撞问题的有限元理论，研究了超声喷丸各参数对喷丸强化效果的影响。主要工作如下：　　 1.分析了超声喷丸原理及理论基础，通过对目标靶材进行受力分析，计算出靶材的表面残余应力；同时对Q345钢试样表面进行超声喷丸强化处理，通过对试样的显微组织、显微硬度、表面残余应力以及表面粗糙度等影响材料表层性能的因素的研究，分析了超声喷丸过程中不同参数对Q345钢试样表层性能的影响，并获得了不同超声喷丸参数对材料拉伸性能以及疲劳性能的影响规律；　　 2.阐述了接触-碰撞问题的有限元理论，采用有限元软件ABAQUS对超声喷丸过程进行了有限元模拟，并对模拟过程中几何模型建立、材料参数定义、本构模型选择、初始载荷加载以及有限元网格划分等关键技术作了详尽的分析，然后对撞针直径、撞针速度、撞针撞击角度、撞针与靶材间摩擦系数以及撞针撞击次数等影响残余应力场的因素进行了模拟分析；　　 3.建立了与实验过程中撞针直径及排列方式完全相同的单撞针、四撞针和十九撞针模型，分别对其连续四次垂直撞击靶材表面的过程进行了数值模拟，分析了靶材表层残余应力场的分布形式，并与实验结果进行了比较，表明了本文所建撞针撞击靶材模型的合理性。因此，可以通过有限元模拟对超声喷丸之后残余应力场的变化规律进行预测，同时有助于加深对超声喷丸强化机理的理解。