高强度钢FV520B-I被应用于各类大型机械设备的核心部件的制造,例如离心压缩机的叶片。以实际工况中的压缩机叶片为例,其疲劳寿命为10-20年,经过疲劳分析为超高周疲劳。经过研究发现,损伤是影响超高周疲劳性能最明显的因素,包括表面粗糙度以及内部夹杂物等都是容易引起疲劳失效的位置。损伤的存在使得材料或者零部件的疲劳强度降低,这个过程中还伴随着实际工况中的应力比等因素的综合影响,最终导致疲劳寿命减小并发生不可逆的疲劳失效。虽然在疲劳研究领域已经提出了各类疲劳寿命预测模型以及疲劳强度计算公式,也建立了比较成熟的理论,但是目前还没有针对FV520B-I开展不同损伤形式的疲劳性能研究。同时针对实际工况参数影响下的FV520B-I疲劳性能研究也没有得到广泛的开展,不能为理论研究以及实际应用提供有效的研究依据。本文将结合成熟理论与疲劳实验研究影响FV520B-I疲劳寿命以及疲劳强度的各类因素,建立考虑表面粗糙度和内部夹杂物两种损伤的疲劳寿命以及疲劳强度计算模型,为实际工况中的FV520B-I及相关零部件的疲劳分析和再制造提供理论依据,丰富FV520B-I的疲劳研究。本文首先从疲劳理论的研究背景出发,了解现阶段的疲劳研究取得的成果,明确针对FV520B-I疲劳研究的意义。其次,从疲劳实验出发,开展了FV520B-I的疲劳实验,得到了疲劳实验数据,包括应力幅值和疲劳寿命,从而得到应力-寿命曲线。并针对试件断口以及表面进行分析,得到相应的夹杂物尺寸和表面粗糙度值,为后续的研究提供数据基础。进一步以离心压缩机实际工况为基础建立有限元模型,分析叶片存在疲劳裂纹情况下的应力分布,为后续建立疲劳强度模型打下基础。第三章中结合实际压缩机叶片工作的实际参数分析了影响金属材料疲劳寿命和疲劳强度的各类因素,明确了各个参数对疲劳强度的影响机制,根据经典疲劳理论得到了应力比以及尺寸变化对疲劳强度影响的修正参数具体表达式。针对表面粗糙度影响系数进行了实验,明确了不同表面粗糙度时的粗糙度系数。第四章和第五章中分别以表面粗糙度和内部非金属夹杂物为主要研究对象建立表面粗糙度和内部非金属夹杂物与疲劳强度以及疲劳寿命之间的计算模型。并针对表面粗糙度影响情况开展了补充实验来证明模型的精确性。进一步根据实际的工况参数确定应力比、氢元素等影响参数的具体值。并根据疲劳实验中的工况进行了考虑内部非金属夹杂物情况下相应的疲劳强度以及疲劳寿命计算,验证了疲劳强度计算模型的适用性。