临床应用中，55kHz的超声手术刀工作一小时就经历2×108周次振动，高频次的振动给超声刀疲劳寿命造成了较大影响。为了提高超声刀疲劳寿命，增加手术的安全性，通常会采用W?hler曲线进行疲劳评估。由于超声刀使用的钛合金TC4（Ti-6Al-4V）加工工艺复杂，实验周期长，导致超声刀的疲劳评估耗费时间成本较大。所以，本文通过实验对TC4的S-N曲线补充修正，然后利用有限元软件对超声刀进行疲劳仿真，缩短超声刀的疲劳寿命研究周期。　　通常，超声手术刀的工作频率在20kHz~55kHz，常规疲劳实验机难以模拟TC4的高频疲劳特性，且常规疲劳实验循环上百万周次需要较长时间。为了得到超声刀疲劳仿真需要的参数，本文设计了疲劳试样在超声疲劳实验系统上进行成组实验，通过与常规疲劳实验结果进行数据拟合，完成对S-N曲线的补充修正，并根据P-S-N曲线，估算不同存活率下裂纹萌生寿命与总寿命的比例关系。同时，利用电子显微镜观测不同频率下试样的断口形貌，观察超声载荷下裂纹萌生位置及疲劳裂纹扩展方式，以此来研究频率与裂纹扩展速率的关系。最后，从材料的“双态”和“网篮”两种组织结构对TC4的疲劳特性进行了研究。通过以上研究，对TC4的疲劳裂纹萌生位置和裂纹扩展方式进行判断。　　在有限元软件中，对不同结构的超声刀进行动力学参数分析，得出应力集中的位置；根据疲劳损伤累计理论及修正后的S-N曲线和相关系数，分别对不同结构的超声刀进行疲劳寿命仿真。然后，进行疲劳实验，超声刀在振动周次达到108次以上时，会发生疲劳断裂，与有限元仿真结果基本一致。因此，根据修正补充的S-N曲线斜率部分对超声刀进行了有限寿命设计。通过对超声刀的仿真与实验，实现了超声手术刀纵振模态下的疲劳研究。