本发明公开了一种激光熔化沉积残余应力数值预测模型的建立方法，包括以下步骤：利用ABAQUS有限元软件的生死单元法，建立初始的激光熔化沉积温度场三维瞬态演化数值预测模型。采集单道激光熔化沉积实验中熔池的形貌，利用优化后的熔池形貌数据建立优化后的激光熔化沉积熔池三维立体模型。进行单道激光熔化沉积实验，在线实时采集熔池形貌并测量残余应力大小。并与三维立体模型所得到的残余应力大小进行对比，如果残余应力不合适，通过不同激光熔化沉积工艺参数与残余应力之间的关系，调整三维瞬态演化数值预测模型中的参数设置，使调整后的工艺参数组合下所得残余应力变小即熔池形貌有所改善，同时得到优化后的三维瞬态演化数值预测模型。