激光喷丸具有强化表面粗糙度小、塑性变形程度明显、诱导的残余压应力大且深等优势,可有效改善金属材料的耐腐蚀性和抗疲劳性能。本文以储氢装备优选材料316L奥氏体不锈钢为研究对象,采用理论研究、系列试验和数值模拟相结合的方法,分析激光喷丸诱导的应力强化和组织强化效应对充氢试样振动疲劳特性的影响规律,揭示不同激光功率密度喷丸316L不锈钢充氢试样的抗氢脆和抗振动疲劳强化机制。主要工作如下:（1）研究不锈钢氢脆及马氏体相变机理,探讨氢扩散的控制方程及本构方程,分别从残余应力、晶粒细化及位错结构的角度揭示激光喷丸316L不锈钢抗氢脆机制。结合结构振动模态理论,分析激光喷丸对充氢试样疲劳极限及裂尖应力强度因子的影响规律,估算充氢试样的振动疲劳全寿命,揭示激光喷丸316L不锈钢的抗振动疲劳延寿机理。（2）依次开展不同激光功率密度下316L不锈钢试样的激光喷丸、电化学充氢、振动模态及振动疲劳试验,探索激光喷丸诱导的高幅残余压应力、晶粒细化及位错增殖结构对氢原子入侵、扩散运动及氢致马氏体相变、固有频率、阻尼比及振动疲劳特性的影响规律,进而揭示不同激光功率密度喷丸316L不锈钢充氢试样的抗氢脆和抗振动疲劳强化机制。结果表明,激光喷丸诱导材料表层晶粒细化,位错密度增加,阻碍了氢原子的聚集和扩散,降低了316L奥氏体不锈钢马氏体转变的程度,有助于抑制微裂纹的萌生;同时,激光喷丸诱导的残余压应力不仅抑制了氢原子的渗透,还提高了疲劳极限,减缓了裂纹扩展速率。振动疲劳试验结果显示,激光喷丸充氢试样的疲劳寿命均获得了显著提高,最大提升幅值可达79.36%,断口形貌分析进一步证明了激光喷丸可有效降低充氢试样疲劳裂纹扩展速率,提升材料断裂韧性,进而改善材料的振动疲劳特性。（3）以ABAQUS-MSC.Fatigue软件为平台,构建激光喷丸诱导残余应力场-氢扩散-振动疲劳耦合的计算模型,分析激光喷丸诱导的残余压应力分布对316L不锈钢氢扩散行为的影响,考虑残余压应力、氢致应力及振动应力的共同作用,描述其对材料振动疲劳寿命的影响规律,进而验证激光喷丸对充氢316L不锈钢振动疲劳性能的强化效果。试验结合模拟分析表明,激光喷丸诱导的高幅残余压应力不仅能够在一定程度上削弱振动应力,还可有效抑制氢原子的渗入及扩散以降低氢致应力,从而延缓试样断裂进程,提高316L不锈钢充氢试样的振动疲劳寿命。