应力下料技术,是对材料施加疲劳载荷使得疲劳裂纹在预定截面萌生并快速扩展至断裂,从而达到使材料分离的目的的一种方法。这种技术是根据断裂力学原理进行安全设计的逆过程,符合现代机械加工少无切削精密加工的发展方向,是一种绿色加工技术,具有广阔的应用前景。但要使其成为一种实用的工业技术,以往的研究还远远不够。基于此,本文以棒材为对象,从理论和试验两方面对应力下料过程所涉及的机理和主要参数的选择进行了进一步研究,以期能推动应力下料技术向生产力的转化。本文首先从应力下料时影响棒材脆断的因素出发,分析了棒材切口处的应力、应变状态,讨论了切口处疲劳裂纹起始的部位及其力学模型,结合疲劳裂纹扩展的微观机理及影响疲劳裂纹扩展速率的内外因素,讨论了不同载荷形式作用下棒材断口的宏观形貌及棒材应力下料时的疲劳强度。在切口型式的选择上,本文使用有限元方法分析了应力下料时四种典型切口型式(U型、V型、半V型和反半V型)切口处的应力集中情况。在切口参数的选择上,本文使用有限元方法分析了切口深度、切口张开角度及切口根部圆角半径等对切口处应力集中程度的影响。从理论上得出的主要结论有:应力下料时,V型切口在切口处形成的应力集中程度最大,最有利于初始疲劳裂纹的萌生;不同直径的棒材均在切口相对深度为0.1附近时,切口处应力集中系数达到峰值;切口张开角度对切口处的应力集中程度影响不大,建议切口张开角度取在60°～90°之间;切口根部圆角半径对切口根部应力集中程度有较大的影响等。在理论分析的基础上,本研究选用了两种材料,进行了试验验证。试验结果较好的支持了有限元方法的分析结果。