随着高速列车技术的快速发展与逐渐成熟,高速列车作为一种新兴交通工具,以舒适、便捷与高效的乘坐体验使其逐渐成为国民最受欢迎的出行方式之一。高速列车具有运行时速快、单程里程长且运营周期间隔短的特点,因此如何保证高速列车安全、可靠的运行是高速列车技术发展的关键。高速列车通风冷却系统离心风机叶片作为高速列车的牵引电机、逆变器及变压器系统的主要散热装置,其平稳、可靠的工作对高速列车的安全性能至关重要。高速列车通风冷却系统离心风机叶片长期承受由风机启停工况引起的交互作用应力,容易导致风机叶片发生疲劳失效,从而可能会导致高速列车在运行中发生事故。因此,对高速列车通风冷却系统离心风机叶片进行寿命预测具有重要意义。本文为了研究风机叶片的疲劳寿命开展了一系列理论分析与创新试验,主要内容如下:（1）本文通过研究风机叶片疲劳载荷及寿命预测方法,对风机叶片承受的载荷进行了初步理论分析,得出风机承受的主要疲劳载荷有离心载荷、振动冲击载荷与气动载荷。同时,系统地介绍了风机叶片疲劳寿命预测基础方法与理论,通过对比各疲劳分析理论之间的差异,基于名义应力来构建寿命预测模型,选取幂函数形式描绘S-N曲线,Goodman直线型模型修正疲劳极限,Miner损伤模型来累积疲劳损伤,并考虑了风机结构件的应力集中对疲劳寿命带来的影响。（2）试验研究了风机叶片母材DC51D+Z的力学性能与疲劳性能。通过DC51D+Z材料标准样条的静态拉伸试样确定了其包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量与伸长率的基础力学性能;通过DC51D+Z材料标准样条进行应力比R=-1(R=₈4)9))/₈（6）)的轴向拉压疲劳试验,拟合了DC51D+Z在对称循环载荷下的S-N曲线,得出其疲劳极限为195Mpa,并通过观察试验后试样断裂面分析了其疲劳损伤方式。（3）建立了风机叶片有限元模型,利用CFD数值计算方法分析了风机每片叶片承受气动力,用数值计算方法计算了风机叶片离心力与振动冲击加速度,得出风机承受的静载荷主要为风机启停工况引起的离心载荷。通过有限元方法模拟风机实际启停工况,分析了风机叶片根部危险点最大应力值与其分布的位置,为台架试验实时监控最大应力点提供理论支持。改进了一种基于名义应力法的高速列车冷却通风系统离心风机叶片疲劳寿命预测方法,该方法基于名义应力利用S-N曲线与Miner累积损伤规律计算总损伤,通过该模型预测了风机叶片的疲劳寿命为6.9年。（4）本研究通过风机叶片台架疲劳试验来验证预测模型的准确性,基于高速滑环引电法搭建了风机叶片疲劳台架与动态应力数据测量系统,疲劳台架系统可实现变频可调,并能实时监控高速旋转风机叶片危险点的应力状态。对疲劳试验后的风机叶片断口进行了SEM电镜观察,确定了叶片根部的疲劳失效是由叶根处应力集中引起的裂纹萌生,裂纹扩展引起叶片疲劳破坏。最后将试验数据与预测模型数据进行比较,结果显示试验数据与预测模型之间的相对误差为18.1%,两者具有较好的相关性,验证了该预测模型的实用性和有效性。因此,研究结果可以提前预防风机叶片故障,降低风机叶片损坏事故发生的概率,提高高速列车通风冷却系统的可靠性。本研究具有良好的理论和实践意义,完成了风机叶片的寿命预测模型构建,搭建了风机叶片疲劳台架系统,通过试验与预测模型的数据对比,验证了模型的准确性,为典型高速列车通风冷却系统风机的寿命预测提供了借鉴与参考。