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近年来,随着工程结构运转速度的提高,服役寿命的延长,疲劳问题逐渐引起人们的注意。与此同时伴随着结构钢在低应力的循环加载的频率升高,低应力幅值(低于疲劳极限应力幅值)对材料的疲劳性能的影响越来越受到人们的重视。但由于当时的实验技术和理论基础的限制,人们对于高速低幅工况下金属结构的疲劳性能的变化研究得很有限,大多数材料的疲劳性能的研究都是基于恒幅加载的条件下开展的,变幅载荷下的疲劳性能研究涉及较少。事实上变幅加载广泛存在于金属材料构件的工况中。因此,开展关于金属在变幅加载的疲劳性能变化规律研究是十分有必要的。当前,伴随程控疲劳试验机在检测领域的应用以及新的检测技术的拓展,金属的疲劳试验得到长足的发展,研究金属变幅疲劳的设备、试验条件均已成熟。通过这方面的研究能够更全面的揭示材料疲劳损伤与断裂的物理本质,对低载高速服役条件下工作结构的疲劳预估理论和寿命预测理论的建立有着重要意义。本文在参考国内外变幅疲劳试验经验的基础上,根据工程实际应用,设计试验方案,开展结构钢50CrVA变幅疲劳试验,探索了小载荷强化作用使其疲劳寿命发生变化的规律,研究成果如下：本文在参考金属材料高频疲劳试验试样设计方法的基础上,设计适合高强度钢试验要求的试样形状与尺寸,并使用有限元软件ANSYS进行仿真模拟,同时结合最小截面等截面法、当量长度法的理论解对比分析,验证试样能承受应力比R=-1的应力幅加载而不产生屈曲,并讨论了试验数据受加工误差影响的情况。参考金属材料疲劳寿命的检测技术规范,设计恒幅加载试验方案,得到试验数据,绘制出50CrVA的疲劳强度-寿命曲线,分析其趋势,并采用Basquin方程进行拟合；通过升降法测算出其疲劳极限,为后续的变幅试验提供数据基准以及微观机理分析的对比参照物。参考国内外变幅加载相关文献,通过控制预加载周次数与预加载幅值,设计多组变幅加载试验,得到预加载周次数与预加载应力幅大小对50CrVA疲劳寿命影响规律。控制加载时长的试验结果表明低载强化需要经历一定周次数的加载才能对材料的疲劳性能产生影响,同时低应力幅对50CrVA钢存在强化与损伤的二重性；控制预加载应力幅大小的试验结果表明不同的小载荷幅值同样会对试样的强化效果产生影响,小载荷幅值较小时,由于小载荷强化与损伤两种特性都不明显,因此强化寿命的效果并不明显；随着小载荷幅值的升高,强化效应显现出上升趋势,并达到最高点,随后影响逐渐下降,直到低幅载荷对材料的疲劳寿命基本没有影响,表明当幅值临近疲劳极限时,随着强化效应的增长速率降低,损伤特性影响逐渐增大,低幅载荷的强化与损伤特性的共同作用使得材料疲劳寿命的变化趋近于零,表现出来的特性以损伤性为主。对比相同小载荷强化过程下不同应力幅工况下疲劳寿命的影响曲线,发现两者的最大强化点强化幅度相近,存在类似的强化趋势。使用SEM对试样断面进行观察。观察发现试样发生宏观脆性断裂。50CrVA钢的裂纹起源于外表面,表现为表面萌生；其韧性是瞬断区韧窝形成的主要因由。经过低载加载后疲劳寿命无明显增长的试样与未经低幅加载试样在断口形貌方面并无明显差别。产生明显强化作用的试样断口与之相比,则出现疲劳辉纹间距较小,二次裂纹数量明显减少的现象。