本文的目的是用计算模拟方法，研究层状超细晶-纳米晶低碳钢板拉-拉疲劳断裂的性质与特征，对这种材料的疲劳机制进行探讨。　　通过对淬火低碳钢进行60％、70%和80%冷轧变形，制备出层状超细晶-纳米晶低碳钢板；实验测量了三种钢板的力学性能和疲劳寿命，依据实验数据，建立了层状晶粒钢板拉-拉疲劳断裂模型，应用ANSYS11.0软件，模拟不同载荷下疲劳裂纹穿晶扩展的过程，得到了模拟疲劳寿命、模拟长裂纹扩展速率曲线和模拟纳米级裂纹扩展速率曲线；研究了变形量对微裂纹扩展的影响、晶界对微裂纹扩展的作用，并对裂纹扩展速率公式的局限性做了分析。　　研究结果表明，在高载荷下，三种变形量试样的疲劳循环周次随变形量的增加而增加，模拟S-N曲线同实验材料的S-N曲线一致；三种变形量试样的长裂纹扩展速率随载荷增加而增加，与实验结果基本一致，表明模型设计合理，完全满足深入模拟的需要。　　模拟6400 kN-10000 kN载荷下，3种变形试样的纳米级裂纹扩展速率，发现疲劳速率随裂纹长度增加出现周期性峰值，周期长度分别为80 nm、132 nm和187 nm。与各自的层状晶粒厚度（80 nm、132 nm和187 nm）完全对应；80%变形试样纳米裂纹的速率峰值随载荷的增加而降低，表明纳米层状界面的变形抗力随载荷增大而增加。这种特征揭示了纳米层状界面在疲劳中的作用，弥补了实验测量的空白。　　本文的模型中所采用的裂纹扩展速率计算公式适合模拟计算应力疲劳裂纹的扩展，用于应变疲劳模拟会带来较大误差。