统计表明,紧固件孔的疲劳已经成为制约飞机整体疲劳寿命提高的主要因素。虽然现有孔冷挤压强化技术能够不同程度地提高孔件的疲劳寿命,但是该类技术存在残余应力轴向分布不均、易损伤孔壁、孔口端面不平整、特殊孔件难以强化等固有问题,导致其难以进一步提高飞机的整体疲劳寿命。而孔电磁强化方法具有非接触、体载荷、控制灵活的特点,使其具有突破孔冷挤压强化技术限制的潜力,但是现有孔电磁强化方法因为所需电磁参数非常极端,而难以在工程上实现,这导致目前其潜力难以发挥。针对现有孔电磁强化方案在工程上难以实现的问题,本文提出了一种基于双级线圈径向驱动的全新的孔电磁强化方法,该方法通过改变电磁力的作用区域和方向,使其在工程上易于实现。具体而言,该方法利用在时空上有机配合的双级线圈联合放电在孔件上产生径向强脉冲电磁力,该力径向驱动孔件使其孔边区域发生塑性变形,进而在孔边形成残余压应力层,从而达到提高孔件疲劳寿命的目的。首先,本文详细论述了基于双级线圈径向驱动的孔电磁强化方法的基本原理和实现方案,并探讨了孔电磁强化系统在空间和时间两个方面的优化问题,给出了孔电磁强化系统中线圈形状、匝数以及电源参数的优化方法。在此基础之上,搭建了一套双电源双线圈的孔电磁强化原型系统,该系统具有线圈寿命长强度高、内外线圈放电解耦控制、电源及时序触发系统安全可靠和延时分散性小的优点。其次,在现有冷挤压强化理论模型的基础之上,本文建立了基于平面应力假设的孔电磁强化的理论模型,该模型能够考虑孔件上任意分布的径向电磁力对残余应力的影响。同时还建立了孔电磁强化的二维和三维有限元模型,该模型能够考虑孔电磁强化这一涉及电磁场、结构场、温度场和电路等多场路紧密耦合的暂态复杂过程。还研究了通过电磁场和结构场耦合单向化、忽略温度的影响以及暂态过程静态化等三个方面来简化有限元模型的可能性,研究表明简化后的模型计算速度大幅提升,计算时间锐减。利用有限元模型,详细分析了放电参数、电磁力分布、孔件形状位置、以及材料的机械和电磁性能等对孔件上残余应力的影响。此外,从疲劳寿命、断口形貌、裂纹、金相以及显微硬度等方面,详细研究了电磁强化对孔件疲劳性能的影响。同时还研究了重复强化、疲劳后再强化以及先强化后开孔等三种工艺工序对孔件疲劳寿命强化效果的影响。最后,进行了薄板孔、微小孔和异型孔等特殊孔件的电磁强化研究。理论和实验结果均表明,基于双级线圈径向驱动的孔电磁强化方法具有疲劳寿命增益大、残余应力均匀性好、孔壁表面无损伤、对孔型和孔径尺寸不敏感的优点,其特别适合于薄板孔、微小孔、异型孔等传统孔冷挤压强化工艺难以强化的特殊孔件的强化。