疲劳失效是机械零部件失效的主要形式。疲劳损伤模型是对零部件进行疲劳寿命预测和计算的理论基础,已经成为疲劳领域的一个研究热点。目前,疲劳寿命的计算预测方法,一般是在物理样机疲劳寿命试验的基础上,根据已有损伤模型(Miner准则、Manson模型等)的计算公式进行,然而由于客观条件与环境因素等诸多条件的制约,使得疲劳寿命预测结果的准确性有待提高。因此,开展疲劳损伤预测模型的研究具有重要的理论意义。本文研究的主要内容如下:(1)建立一种基于虚拟载荷谱构建技术的数学模型。在传统Manson模型的基础上,根据已有的加载载荷谱数据,采用线性插值法将疲劳载荷谱上的工作区间进行虚拟线性等分,并据此得到的相应的加载工作应力和工作频数,从而进行疲劳损伤的计算。(2)提出疲劳寿命计算模型的可靠度判据。随着对试件进行循环加载,其累积损伤增加,其可靠度指标也会跟着下降。因此,提出一种采用可靠度R代替累积损伤D作为判断零件失效的标准的方法。(3)研究对疲劳损伤修正的蒙特卡罗求解算法。针对机械零部件疲劳加载后疲劳损伤值存在随机性的问题,从蒙特卡洛方法的应用进行分析,采用从均匀分布中随机抽样的方法产生随机矩阵对修正系数进行修正,从而通过修正系数修正疲劳损伤值。(4)提出一种新的疲劳损伤模型。基于虚拟载荷谱构建技术、可靠度判据法,并结合蒙特卡洛法对Manson模型改进,提出一种改进的疲劳损伤模型。然后,理论上证明改进后的疲劳损伤模型的收敛性,并且对疲劳寿命模型中的关键参数进行分析研究,分析其数值的变化对机械零部件疲劳寿命预测结果的影响;最后,通过将疲劳寿命预测结果和试验的数据相比较,验证了该模型的准确性。本文基于虚拟载荷谱构建技术建立了改进的Manson模型,通过引入Monte-Carlo法对循环累积损伤不断进行修正,并选用可靠度作为疲劳断裂的判据。从而有效地提高了机械产品疲劳设计的准确性,有利于疲劳损伤模型的应用和推广。