自从Elber发现裂纹的闭合效应之后,许多学者进行过关于塑性变形导致的裂纹闭合效应的研究。郭和黄等人分别在Newman模型和Budiansky-Hutchinson模型基础上提出了考虑裂纹三维效应的裂纹闭合模型,并分别在航天用钛合金材料和船舶用钢材料上得到较好应用。本文以东北输油管理局铁岭石油机械厂生产的20CrMo钢抽油杆为试验材料,首先通过对不同应力比下三点弯曲试件裂纹扩展数据的处理,验证了裂纹闭合计算模型在该材料上应用的可行性。在可行性验证的基础上,将传统的研究圆杆表面疲劳裂纹扩展法进行改进。并通过对抽油杆受力情况和螺纹段载荷分布情况分析确定抽油杆螺纹段最危险部位为应力槽根部和第一螺纹牙底,进而确定预制裂纹位置为应力槽根部。在以上研究基础上,以断裂力学理论为基础,通过实验分析三点弯曲标准试件表面裂纹扩展规律,得到的独立于应力比的裂纹扩展速率和有效应力强度因子幅值的基线,再根据该基线得出表面裂纹的扩展速率与有效应力强度因子幅值的关系式。实验测定抽油杆螺纹段在不同预紧力下裂纹扩展情况,对应不同裂纹扩展速率确定对应的有效应力强度因子幅值,再由裂纹闭合模型得到对应的应力强度因子幅值和正则因数,比较表面椭圆裂纹应力强度因子的正则因数随裂纹形状比的变化情况,得出最佳预紧力的取值。