铸造铝合金因具有浇注性能好、比强度高、生产成本低等优点,而被广泛应用于各个领域。由于其生产工艺特点,材料内部微孔洞缺陷通常难以避免,对于材料及构件疲劳裂纹萌生及疲劳寿命产生重要影响。基于孔洞缺陷进行材料或构件疲劳性能研究是当前疲劳研究领域的热点之一。本文着眼于铸造铝合金表面微孔洞缺陷,利用体视学方法还原材料内部微孔洞三维信息,结合有限元分析,进行孔洞为主要缺陷的铸造铝合金材料疲劳寿命预报方法的研究。以铸造Al-Zn713合金为孔洞属于主要缺陷的铸造铝合金材料的代表,本文采用金相实验和图像分析技术,研究了铸造Al-Zn713合金材料表面的微孔洞断面,获得了材料微孔洞断面形貌规律,并进一步统计分析了微孔洞断面二维尺寸分布及其规律。基于由实验得到的铸造Al-Zn713合金微孔洞断面二维尺寸分布数据,利用体视学方法重建了微孔洞空间三维尺寸分布,得到了微孔三维尺寸服从2参数lognormal的分布规律,并对重建结果的精度进行了验证。此外,通过统计学手段及重建的微孔缺陷尺寸分布,研究了易导致疲劳裂纹萌生的危险孔洞,得到了综合考虑孔洞尺寸及深度位置作用下,微孔洞对疲劳裂纹萌生的影响规律。根据重建的Al-Zn713合金微孔洞三维尺寸分布及危险孔洞分析结果,建立考虑材料微孔洞缺陷的弹塑性有限元分析模型,对微孔周围的应力、应变进行了分析,并确定了微孔裂纹萌生弧,得到相应的塑性剪切应变响应;基于有限元分析结果,结合修正的Coffin-Manson公式对材料的疲劳裂纹萌生寿命进行了预报。预报中,考虑孔洞尺寸、位置、不同应力水平对疲劳寿命的影响,估算了材料疲劳裂纹萌生寿命,得到了Al-Zn713合金材料疲劳裂纹萌生寿命上/下限S-N曲线及疲劳寿命、疲劳强度范围,估算结果与已有文献实验数据基本吻合。本文建立的“孔洞缺陷三维尺寸重建—有限元分析—疲劳寿命分析及预报”方法为研究孔洞为主要缺陷的铸造铝合金材料的疲劳寿命预报提供了新途径。