考虑试件喷丸前粗糙度的影响,提出了粗糙表面喷丸的有限元与离散元(FEM-DEM)耦合模型。制备喷丸与未喷丸两类45#钢试件,测量了试件喷丸前后表面与亚表面的残余应力。根据测量结果验证耦合模型,研究了喷丸工艺参数对试件亚表面残余应力的影响规律。结果表明,提高表面覆盖率和喷丸强度,均可增大残余压应力峰值,其中,喷丸强度的影响更为显著;相同表面覆盖率和喷丸强度下,小直径弹丸可增大残余压应力峰值,大直径弹丸则有利于增大残余压应力层厚;若喷丸前试件粗糙度过大,可通过提高表面覆盖率来增强喷丸强化效果。研究为粗糙表面喷丸强化工艺优化提供了一定的理论依据。