30CrMnSiA钢板的疲劳行为带孔板件常规疲劳S-N曲线所示为带ù8.1mm自由中心孔（孔中无螺栓连接）的30CrMnSiA钢板件的疲劳循环最大应力寿命曲线，试样断裂全部发生在板孔的最大应力集中部位，其疲劳极钛合金螺栓连接钢板试样断裂形貌限约为200MPa.根据所示的S-N曲线，选择300MPa最大循环载荷下比较TC16钛合金螺栓连接对30CrMnSiA钢板件疲劳行为的影响。结果表明直径ù8mm的TC16钛合金螺栓连接的高强度钢板结构的疲劳破坏均表现为30CrMnSiA钢板连接孔处与螺栓接触磨损区的断裂，试样断裂的宏观形貌如所示。裂纹萌生在与外加疲劳载荷成约70b方向，而非自由孔板的90b位置，TC16钛合金螺栓及其连接30CrMnSiA钢板孔的疲劳行为（b）所标白色点画线位置）。
断裂形态表明，钛合金螺栓连接30CrMnSiA钢板的断裂是由于螺栓表面与钢板孔内壁之间发生微动磨损作用和外加循环疲劳载荷协同作用造成的，即发生的为微动疲劳破坏。比较300MPa外加最大循环载荷下30CrMnSiA钢板钛合金螺栓连接件的微动疲劳寿命与带自由孔件的常规疲劳寿命表明，前者为25724次，后者为65413次，即微动疲劳较常规疲劳寿命降低约60%，即接触面上的微动作用明显促进钢板孔内表面上疲劳裂纹的萌生和早期扩展。
微动疲劳板孔微动磨损区损伤特征表明，磨损呈现碾压、磨粒磨损与疲劳脱层特征。高强度钢板件的孔壁微动接触区表面由于磨损作用导致的高应变、大变形和局部缺口效应，促进疲劳裂纹的萌生，而外加疲劳载荷促进疲劳裂纹的扩展。在实验过程中观察到大量的黑色氧化磨屑正是由于钛合金螺栓与钢板孔内壁接触部位发生微动磨损所致。
TC16钛合金螺栓的疲劳行为为了研究钛合金螺栓在连接结构中的疲劳断裂失效行为，通过适当减小紧固孔径而使30CrMnSiA钢板孔边距增大的方法，以保证TC16钛合金螺栓断裂而不使30CrMnSiA钢板断裂。本文所确定的试验条件为：30CrMnSiA钢板试样尺寸如所示，螺栓连接孔为ù6.1mm孔；螺栓直径为ù6mm，与紧固孔为间隙配合；外加最大循环载荷为170MPa.试验结果表明，螺栓均在所示的a处断裂，即与30CrMnSiA钢板孔连接处的最大弯曲应力的位置。根据给出的钛合金螺栓在连接结构情况下的受力示意图，可以看出在不考虑螺栓头和螺母受夹具约束的情况下，螺栓的受力可以简化为3点弯曲加载模式，由于TC16钛合金螺栓受到交变的单向弯曲疲劳载荷，因而发生弯曲疲劳破坏。尽管在螺栓与30CrMnSiA钢板孔或夹具之间的接触表面上存在微动磨损作用，但是由于疲劳载荷的最大张应力位置在微动接触区的背面（如中的a点），或者微动区处在压应力状态，因此，螺栓的断裂并非微动疲劳断裂。这是由于螺栓头和螺母受到夹具侧面约束的缘故，在施力点的背面也是受弯曲应力，即此处也为弯弯疲劳加载。另外，若本文试验条件改为拉压疲劳，由于微动区处存在交变弯曲张应力，则微动作用会促进疲劳裂纹的萌生，协同加速螺栓的疲劳断裂。
钢板紧固孔周围的应力分布分析对于带自由紧固孔的30CrMnSiA钢板件，紧固孔周围的应力分布是不均匀的，如（a）所示。与外加拉伸载荷垂直的孔边缘处应力最大（用Rmax表示），随着离孔边沿的距离增大，应力急剧降低。对于钛合金螺栓连接的30CrMnSiA钢板紧固孔，借助ANSYS有限元分析软件对孔周围的应力分布进行分析，结果如（b）所示，即板孔周围的应力场发生了明显变化，此时板孔的应力集中更为明显，应力集中区向板孔被挤压的方向移动，同时由于该处螺栓与板孔之间发生最为显著的微动磨损作用，磨损促进疲劳裂纹萌生，而摩擦力与外加应力叠加促进裂纹扩展，因此，该处成为微动疲劳的裂纹源，这与试验结果完全吻合。
