在机械零部件的各种工程问题中,金属结构疲劳失效是一项重要的研究课题。为了提高发动机系统可靠性,准确预测发动机支架疲劳寿命,节约试验成本,本文基于试车场道路载荷谱分析研究,结合金属材料力学特性和疲劳特性,从高低周疲劳特性和金属滞弹性效应两个方面验证疲劳寿命模型,并探讨发动机支架疲劳失效机理,主要内容如下:(1)根据试车场采集得到的道路载荷信号,对其进行预处理,在时域下采用超阈值外推发动机支架工作载荷,结合载荷信号特性,构建均值和幅值分布模型,编制发动机支架一维程序载荷谱和二维程序载荷谱。(2)基于局部应力应变法,构造缺口试件裂纹萌生寿命模型,确定高周与低周疲劳的特性和联系,从失效机理的角度分析高周和低周疲劳的区别。修正初始裂纹抗力系数,构造加权函数确立高周和低周疲劳的关联性,统一考量高、低周疲劳。以45~#钢和316L为例验证疲劳寿命模型精确性和合理性,并对发动机支架进行寿命预测。(3)根据发动机支架工作工况,讨论其载荷特性,对发动机支架进行静力学分析。通过试验验证有限元分析结果,判断发动机支架疲劳断裂危险点。分析发动机支架台架试验数据,讨论其失效机理。引入载荷修正系数,基于幅值载荷谱预测发动机支架疲劳寿命。(4)根据金属滞弹性效应,构建能量耗散模型。通过分析疲劳加载过程中试件的能量转换规律,提出基于滞弹性能的疲劳寿命预估模型。在高频低载交变载荷作用下,金属出现应变滞后应力现象,弹性应变迟滞导致机械能转为滞弹性能并产生热耗散。以AZ31镁合金为例预测疲劳寿命,讨论模型适用性,并以此预估发动机支架疲劳寿命。本文根据发动机支架在疲劳载荷过程中体现的力学特性,基于等效应力法、能量法、动态弹性模量特性,提出不同寿命预估模型。通过对比试验结果,验证模型适用性。其研究成果为承受复杂多变的随机载荷的汽车零部件疲劳寿命预估和疲劳耐久性台架试验提供依据。同时本文的研究方法也适用于其他承载件或高速运动零件及总成的疲劳寿命预估。