鋼板彈簧（板簧）是商用車懸架系統的關鍵零部件之一，在車輛行駛過程中板簧主要起到傳遞載荷、消減震動、承受沖擊等作用，在長期承受彎曲循環載荷作用下疲勞斷裂是其主要失效形式。盡管近年國內板簧生產有了很大進步，但與世界發達國家相比還存在較大差距。此前，德國奔馳汽車公司卡車板簧的技術標準要求在最大應力1200 MPa和應力幅400 MPa條件下疲勞壽命達到30萬周，而國內企業所研制的同類板簧在相同臺架條件下疲勞壽命只有20萬周，與國際先進水平尚有一定差距。因此，延長國產板簧疲勞壽命對提高國內板簧生產企業市場競爭力、降低板簧失效造成的安全事故具有十分重要的意義。

　　中國科學院金屬研究所張哲峰研究員帶領材料疲勞與斷裂研究團隊經過十余年努力，發展了系列原創疲勞性能預測理論模型，進而研發出材料-構件疲勞性能預測軟件，用于指導高性能金屬材料和關鍵構件抗疲勞設計制造。近期，該團隊成員王斌副研究員、張鵬研究員、白鑫副研究員與富奧汽車零部件股份有限公司研發中心及富奧遼寧汽車彈簧有限公司合作，針對LQD1800板簧疲勞延壽問題，基于疲勞性能預測理論及軟件分析，提出了板簧疲勞延壽的“三高”原則：1）基體萌生壽命高，2）殘余壓應力場強度高，3）表面光潔度高。在對鋼板彈簧生產線不做較大工藝改動的情況下，對LQD1800鋼板彈簧熱處理和噴丸進行抗疲勞制造工藝優化。經過改進工藝的板簧臺架疲勞考核結果表明：在最大應力1200 MPa和應力幅400 MPa條件下，該板簧3次臺架疲勞壽命均超過100萬周（圖1所示），達到國際一流水平。

　　利用疲勞理論創新成果，該團隊成員王斌副研究員、白鑫副研究員、朱艷坤助理研究員、張鵬研究員通過分析LQD1800板簧的強韌性能、理論模型參數、形狀結構及受力狀態，發展完善了適用于板簧的疲勞壽命預測與優化理論模型，并開發了板簧疲勞壽命預測與優化軟件系統，為實現板簧疲勞延壽提供了有效工具。目前該疲勞預測軟件系統已在富奧遼寧汽車彈簧有限公司安裝運行，用于指導板簧抗疲勞設計與制造工藝優化。

　　材料疲勞性能預測與疲勞延壽是關鍵構件長期服役可靠性的重要保障，針對如何發揮金屬材料性能潛力和疲勞延壽這一長期理論與工業難題，張哲峰研究員提出“以短預長、以易預難”的學術思想，過去十余年帶領團隊建立了高周疲勞強度、低周疲勞壽命、疲勞裂紋擴展速率定量預測等十余個理論模型，明確了材料拉伸性能、斷裂韌性等簡單易測性能與疲勞性能之間定量關系，研發出材料-構件疲勞性能預測軟件，實現以材料短期性能預測長期性能的目標，指導材料-構件疲勞性能最優制造工藝（見圖1），為關鍵構件抗疲勞設計制造提供可能性，結合實際生產技術調整工藝參數，保證關鍵構件抗疲勞設計制造可行性。

　　原創疲勞理論模型貢獻人員包括：劉睿博士、李鶴飛博士、王斌副研究員、龐建超副研究員、張振軍研究員及張鵬研究員，研究成果在Acta Mater、J. Mater Sci Tech、Mater Sci Eng A、Int J Fatigue等期刊上發表SCI論文10余篇，申請發明專利10余項，獲國家自然科學基金重點項目(52130002、51331007)、汽車聯合基金項目(U1664253)、面上項目(51771208)、國家重點研發計劃(2017YFB0703002)、中科院先導專項項目(XDB22020202)以及吉林省與中國科學院科技合作高新技術產業化專項資金項目(2020SYHZ0008)的支持。