工程结构及零部件在交变载荷下服役,如与高铁、飞机和桥梁相关的结构或材料,其受载往往超过107循环周次。传统认为材料在受载107周次处时所能承受的最大载荷即为其疲劳极限,在此疲劳极限下,将出现无限寿命。然而随着相关技术的发展,研究发现在传统疲劳极限下受载107周次以上时材料或结构仍会发生疲劳失效,循环107周次以上也被称为超高周疲劳阶段。在实际工程中,对结构进行疲劳性能分析时,需要考虑表面质量对其疲劳性能的影响,也需要考虑实际工况下的受载情况。42CrMo高强钢是一种应用广泛的材料,在实际工程中,其受载周次也时常高达107以上,其超高周疲劳性能需要更多的研究。而采用洁净42CrMo高强钢能减少夹杂物对试验的影响。为此,本文针对洁净42CrMo高强钢,采用了 USF-2000超声波疲劳试验机进行试验,研究了其在高周和超高周循环加载下的疲劳性能,并考虑了不同表面质量和加载方式对其疲劳性能的影响。综合考虑表面质量和加载方式对洁净42CrMo高强钢疲劳性能的影响,能指导该材料的加工制造工艺和明确该材料的使用场合。因此,本文开展和完成的工作如下:(1)研究了表面质量对洁净42CrMo高强钢超高周疲劳性能的影响。将其制成超高周疲劳试验试样,分成两组,进行不同的表面处理,使每组试样具有不同的表面粗糙度等级,以进行对比。然后分别进行试验,并对数据进行处理,分析了其疲劳特性。对失效试样的断口进行观察和分析,对其断口元素进行测定,找出裂纹源并对其裂纹萌生机理进行了探讨。(2)研究了加载模式对洁净42CrMo高强钢超高周疲劳性能的影响。将试样分成两组,分别在恒幅加载和变幅加载模式下进行疲劳试验。并对数据进行处理,分析了其疲劳特性。对失效试样的断口进行观察和分析,对其断口元素进行测定,找出裂纹源并对其裂纹萌生机理进行了探讨,最后分析了变幅载荷中低载荷的影响。(3)提出了一个新的方法来研究疲劳损伤累积。从一般的疲劳损伤累积模型入手,将损伤累积模型和S-N曲线结合在一起,从而提出考虑有损状态的思想,并利用不同的疲劳损伤累积模型进行推导,找出损伤状态与疲劳极限的对应关系。对此模型进行验证实验设计,并针对实验过程中可能出现的问题提出了相关的解决方案。