筒节材料2.25Cr-1Mo-0.25V是制造加氢反应器、核反应堆等大型反应容器的首选材料,被广泛应用于煤化、石油化工等行业。筒节材料的切削加工通常采用具有高强度、高硬度、高耐磨性以及高韧性等优点的硬质合金刀具。在切削过程中,硬质合金刀具不断承受低于其静强度极限的循环机械载荷和热载荷的共同作用,使得刀具内部或表面萌生多种类型的微观缺陷(滑移、位错、应力诱发相变等),同时与刀具自身的微观缺陷(刀具制备过程中形成的微孔洞、微裂纹等)共同扩展放大,使得刀具出现疲劳现象。当这种缺陷演化到一定尺寸时会使刀具自身的强度(抵抗破坏的能力)下降,刀具会发生疲劳损伤,导致其基体材料被切屑或材料带走,使得刀具失效。硬质合金刀具的疲劳损伤演化过程与自身的疲劳特性息息相关,因此,探明硬质合金刀具的疲劳特性尤为重要。本文针对硬质合金刀具车削筒节材料出现的疲劳失效现象进行了深入的探究。首先,搭建了硬质合金刀具断续车削实验平台。获取不同切削参数下发生粘结破损的硬质合金YT15刀具,通过扫描电镜对失效刀具前刀面断口进行观测,从断裂机理方面分析了刀具前刀面发生粘结破损失效的微观形貌。进行损伤力学在刀具失效中的应用分析,利用损伤力学理论并结合硬质合金刀具实际工况与自身物理性质,确定了其损伤形式为疲劳损伤,为后续建立疲劳损伤模型提供理论依据。其次,进行了硬质合金刀具材料YT15拉压疲劳试验分析。根据国标设计并制备标准拉伸试件,制定硬质合金刀具材料YT15拉压疲劳试验方案,并对实验结果进行整理与分析,最终得到了其寿命与加载应力之间的函数关系,分析了硬质合金材料YT15的疲劳特性,确定了硬质合金刀具材料YT15的疲劳极限,同时为疲劳模型中的参数拟合提供数据。再次,进行硬质合金材料拉压疲劳仿真。利用ANSYS有限元分析软件,根据材料物理性质建立材料仿真参数,获得了试件应力、应变与损伤的变化规律,得到了应力-寿命数据,绘制了硬质合金材料S-N曲线,根据仿真结果对疲劳试验加以验证,并为计算硬质合金刀具损伤演化方程提供依据。最后,建立硬质合金刀具材料YT15疲劳损伤模型。首先根据其损伤形式与实际工况选取了损伤变量,并对损伤变量以函数形式进行表征。其次基于强度退化理论建立硬质合金刀具疲劳损伤模型,最后根据试验与仿真所得数据,利用Python软件对模型中的强度退化参数进行拟合,得到了硬质合金刀具疲劳损伤演化方程。