针对某型号安溢活门在气动载荷的作用下出现的故障进行了深入研究,通过分析得到了膜片疲劳破坏是导致安溢活门失效的主要原因。首先,本文对国内外阀门失效模式的研究现状进行了阐述,介绍了安溢活门的结构和工作原理,分别研究了结构疲劳的名义应力法、局部应力应变法等分析方法,结合疲劳的基本理论中疲劳的分类和疲劳产生的机理,重点强调了疲劳损伤理论的重要性。其次,建立安溢活门的一维运动模型,安溢活门主要由主阀和指挥阀两个结构相似的质量-弹簧-阻尼系统组成,由于这个系统是一个非保守的动态系统,需要采用Lagrange方法推导出一维模型的运动方程,并采用Newmark方法分别对主阀和指挥阀系统的运动特性进行求解分析。根据安溢活门的结构图,利用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,由于安溢活门在真实的装配过程中存在预压缩量,膜片的厚度要远小于膜片的其他尺寸,在建模分析的过程中必定要考虑到几何非线性效应。同时,在有限元分析中考虑主阀运动过程中存在的碰撞现象,采用ABAQUS/Explicit求解器分析计算得到相应的应力、位移曲线。从分析结果中可以得到,膜片的应力可以分为几个明显的渐变区域,最大应力出现在膜片固定约束端,提取相应节点的最大应力值时程曲线,结合MATLAB雨流计数法计算程序,计算得出一个载荷周期下应力时程曲线中循环和半循环个数,考虑到载荷是变幅荷载,应力比R≠-1,利用公式计算出对应应力幅值和平均应力下的等效应力,查询材料的S-N曲线,估算疲劳周期,根据线性Miner公式计算出疲劳损伤因子D,在通过寿命计算公式估算出膜片的疲劳寿命。最后,针对膜片存在的表面缺陷问题,分别考虑了两种表面缺陷对疲劳寿命的影响,同时进行有限元建模,利用本文中提到的分析方法,估算出相应的疲劳寿命。结果表明,由于表面缺陷的存在,膜片厚度有所减小,致使膜片整体的应力水平有一定量的增大,造成膜片在更高应力水平情况下工作,降低了膜片的疲劳寿命。