有关研究表明,在107的循环周次或在其以上的超高周阶段,材料仍然有可能发生疲劳断裂。在实际应用中,很多动力机械的疲劳循环周次高达10t0周次。因此,研究工程材料在107以上超高周次的疲劳损伤对机械部件的安全设计和材料选择具有重要意义。从已发表文献来看,在超高周范围内的疲劳研究主要集中于对称拉压、非对称拉压加载下金属材料的S-N曲线特征、试样断口形貌的观察以及疲劳断裂机理的研究,但对于金属薄板材料在弯曲疲劳加载下的研究鲜见报道。由于薄板材料在进行对称拉压超声疲劳试验时会出现试样失稳现象,而三点弯曲试验无法实现对称加载,即得到应力比尺=-1的工况。为此本课题组针对薄板材料的超声疲劳试验问题开发出一种薄板材料弯曲疲劳试验技术,为超声弯曲疲劳提供一定的试验基础。并在此试验技术的基础上研究了50钢和LY12铝合金薄板材料的超高周疲劳性能,讨论了尺寸效应对薄板材料疲劳性能的影响。研究成果如下：本文在三点弯曲的基础上,设计出满足系统谐振,并在纯弯曲振动形态下的超声弯曲疲劳试样。通过解析方法计算出三点弯曲试样的谐振长度,讨论了试样的不足并进行改进。结合有限元方法分析薄板超声弯曲试样的应力分布状况,设计出一种变截面超声弯曲疲劳试样。最后将试样尺寸对试样振动频率和应力位移系数的影响做了进一步讨论,为超声弯曲疲劳试样设计提供参考依据。利用超声弯曲疲劳试验系统对50钢和LY12铝合金薄板试样进行对称弯曲疲劳试验,研究其在超声弯曲疲劳加载下的超高周疲劳性能。将材料在弯曲加载与对称拉压加载下的疲劳性能进行对比,得出了不同的加载工况对金属材料疲劳性能的影响。通过对50钢弯曲试样断口显微分析发现：疲劳裂纹主要萌生于试样表面及次表面,可能是材料内部存在的夹杂物或者其它非金属杂质从基体脱落,在材料内部形成空洞,由于这些夹杂物与基体脱粘形成微裂纹,在高频振动作用下进一步扩展成为宏观裂纹,进而导致整个试样的断裂。对不同厚度的两种试样的超声疲劳试验结果比较表明：材料有一定的尺寸效应,试样尺寸以及加载方式对材料的疲劳性能有明显影响,对LY12来说,试样越薄其疲劳性能越强,并且弯曲加载下的材料疲劳性能要强于拉压加载下材料的的疲劳性能。