铝合金以其较低的密度和优异的力学性能与铸造性能在汽车工业等方面得到广泛应用。然而铝合金铸件中的气孔和缩松对铸件的使用性能和疲劳寿命有很大影响。因此，建立有效的模型来预测铸件中微观孔洞的尺寸和分布，具有重要的学术意义和良好的应用前景。 研究并建立了铝合金铸件中微观孔洞演化的数学模型。该模型耦合了微观组织生长概率模型，考虑了铸件凝固过程中的多种物理现象，如枝晶间流体的流动、晶粒的形核和生长、气孔的形成和长大、凝固收缩压力等，能够预测铝合金铸件中微观孔洞的尺寸和分布。 采用CA(CellularAutomaton)模型与宏观的传热计算相结合，模拟铝合金铸件的凝固组织形成过程。模拟中采用了铝合金微观组织形成的连续形核模型和较为准确的二维生长模型。 讨论了含孔洞铝合金铸件材料的本构模型。具有微观孔洞的铝合金铸件可以作为含损伤的材料，采用损伤度D作为描述材料损伤的变量。应用含损伤弹性材料的本构关系，分析了铝合金阶梯型含损伤铸件的力学性能和疲劳寿命。应用Gurson模型和屈服条件描述了源于微孔洞的构件累积损伤评估及对铝合金铸件材料塑性变形行为的影响。 初步建立了铸件疲劳寿命模拟分析系统。该系统包括铸造凝固过程模拟模块和疲劳寿命分析模块。应用该系统与铝合金阶梯型铸件的微观孔洞和微观组织模拟结果耦合，对阶梯型铸件进行了应力—应变分析和疲劳寿命分析。 为了验证模型的正确性，进行了一系列铝合金阶梯型测试件试验。铝合金铸件的模拟与试验结果吻合得较好。该模型应用于工程铸件的模拟，并与实际情况比较，结果表明所建立的模型可以较准确地预测实际件的微观孔洞的形成和分布。