断裂、腐蚀和磨损是机械装备构件的最为主要的三种失效方式,而最常发生且存在巨大危险的是断裂这一方式,甚至会导致灾难性后果,所以对于科研工作者、工程技术人员而言,开展材料断裂原因的探索及其预防、控制方面的研究具有重要的理论意义和工程实践价值。材料性质及结构、工作应力状态、环境因素、材料缺陷及形状尺寸等多种因素都会对材料的断裂过程产生影响,因此在分析材料断裂这一过程时,往往存在着大量的不确定因素,因此使得断裂控制难度不断的上升。本文以一种全新材料铬钼铸钢为研究对象,利用MTS疲劳试验机试验得出铬钼铸钢随循环次数的应力应变数据,将裂纹的扩展过程看作为一个随机过程,结合Kalman滤波器算法和粒子滤波算法的思想,将裂纹扩展中的不确定性考虑,提出新的裂纹扩展数学模型。具体研究内容包括:(1)对MTS实验所得的铬钼铸钢应力应变数据进行分析,计算铬钼铸钢在各个循环次数时材料损伤的积累,运用Griffith模型下,分析裂纹和损伤的数学关系。(2)运用Paris公式,分析裂纹随循环次数的变化规律,同时分析裂纹扩展过程中的不确定性。(3)考虑裂纹扩展过程的不确定性,分别运用Kalman滤波器算法和粒子滤波算法的思想建立裂纹扩展的数学模型,计算铬钼铸钢裂纹扩展随循环次数的变化规律,分析对比两种滤波器计算得出的结果。(4)利用所得铬钼铸钢随循环次数的变化规律,结合铬钼铸钢本身的一些属性,预测铬钼铸钢在不同应力下的疲劳寿命。运用Kalman滤波器算法和粒子滤波算法可以将裂纹扩展过程中的不确定性考虑在内,得出更加接近实际的裂纹扩展过程,对疲劳裂纹扩展的研究具有一定的指导意义。