现代工业正在向着高速、高温、高压的方向发展,疲劳问题严重威胁着现代工业设备的安全。据统计,在各类零部件的断裂失效中,约有80%是疲劳破坏引起的,由于这些设备长期处于恶劣的操作环境,特别是焦碳塔等石化行业的重要生产设备,在从常温到480℃左右的周期交变温度环境下操作,同时承受气压和水压等循环载荷,容易在焊缝等部位出现强度失效,造成人员伤亡和经济损失。在部件的高温疲劳损伤研究中,最为复杂的课题之一是复杂应力状态的热机械疲劳问题,上述的损伤即属于此类问题,它涉及到高应变循环载荷、温度循环载荷、蠕变载荷和环境效应等多种因素。目前对这个复杂过程的机制还没有一个完整性的认识,对它的物理和力学模型的讨论也未能有一个统一的定论。所以对热机械疲劳问题的研究具有巨大的理论和工程实际意义。本文通过对焦碳塔常用材料20g进行热机械疲劳总寿命试验,比较了不同缺口形式、不同应变幅、不同应变速率、不同保载时间对热机械疲劳总寿命的影响;应用有限元分析软件对不同试件进行试验条件下的应力应变计算,找出危险部位,通过对危险部位的试验结果、计算数据进行分析,探讨能表征试件热机械疲劳总寿命的参量,并建立用该参量表征热机械疲劳总寿命的经验公式。以往的总寿命表征公式主要依据应变幅的影响,对应变速率的影响因素很少考虑,而应变速率往往对疲劳总寿命有较大影响,本文在最后对同时应用应变幅和应变速率来表征热机械疲劳总寿命的方法进行探讨,得出相应的经验公式,来表征该20g材料试件在该试验条件下的热机械疲劳总寿命,为进一步研究20g材料的热机械疲劳问题打下基础。