本论文以失效的涡轮增压器叶轮为研究对象,利用各种材料分析测试手段观察了叶轮叶片的宏观和微观断口形貌、金相组织、断裂叶片基体化学成分及断口表面微区化学成分等,通过上述实验确定了两种叶轮的失效性质和失效原因。基于ANSYS13.0有限元分析软件,对叶轮叶片进行了结构静力计算,对单个长叶片和整个叶轮分别进行了模态分析,对存在裂纹的叶片进行了结构断裂分析。通过上述计算和分析确定了导致叶轮叶片开裂失效的力学因素。综合实验分析结果和有限元计算结果得出以下主要结论：1、某Ⅰ整体式叶轮叶片在中部断裂,失效形式为疲劳断裂。叶片基体材料组织结构缺陷是引起裂纹萌生的主要内部因素。2、某Ⅱ型分体式叶轮叶片在叶根部断裂,失效形式为疲劳断裂。叶片断裂与材料组织结构和性能、机加工质量以及叶片几何形状有关。3、通过ANSYS流固耦合分析(FSI)给出引起叶片断裂失效的力学因素：气动压力和离心力均在叶片根部产生最大拉应力,这是引起叶片在其根部启裂的力学因素之一。4、通过对叶片和叶轮进行模态分析,给出了长叶片常见的三个位置开裂的合理解释。同时计算出了长叶片在和叶轮发生共振时的转速。5、通过对叶片的结构断裂分析,给出了叶片发生瞬间断裂时裂纹扩展深度及扩展方向。