金属材料的低周疲劳(Low cycle fatigue,LCF)性能是工业设计与安全评估的关键指标。尤其在航空航天、核电、高铁、微机械等关键工程领域,大量结构件或零部件长期经受温度、压力等交变载荷作用,因此材料疲劳性能对服役设备的安全使用和失效预测十分重要。长期以来,国内外标准推荐采用较大尺寸的等直试样完成对称循环加载试验以获得材料的LCF性能。随着工业设计理念的逐步发展和新材料的不断升级,小尺寸材料与小型结构件在许多工程领域中得到广泛应用,而传统LCF试验方法已难以满足小尺寸试样的测试要求。本文基于能量等效方法,对获取薄片材料LCF性能的小试样测试新方法进行研究。主要工作如下:(1)针对薄片材料的漏斗型与圆环型试样,根据能量等效方法建立关联于材料本构参数、几何尺寸、荷载与位移的半解析方程,对不同几何构型、不同材料本构参数的试样进行有限元数值模拟,分别从正向与反向验证了该方程的准确性与普适性;(2)针对GH4169、G115与16Mn三种材料,完成漏斗型与圆环型薄片小试样的设计、加工和对称循环加载试验,通过解析方程与循环载荷-位移曲线反向预测得到材料循环应力-应变曲线,将该曲线与对应材料的等直圆棒试样的试验曲线密切吻合,从而验证解析方程的适用性;(3)利用循环应力-应变关系作为有限元计算的材料输入属性,建立局部最大应力、应变与测量名义应力、应变之间的转换关系,实现以局部应力、应变预测Manson-Coffin模型疲劳寿命参数,并将G115和16Mn两种材料的小试样LCF寿命预测曲线与等直圆棒试样LCF试验获得的结果曲线进行比对,以验证获取薄片材料LCF性能的小试样试验新方法。