工程实际中,金属构件在多数情况下承受变幅循环载荷的作用,并很容易出现疲劳破坏。在恒幅循环载荷中出现单个拉伸过载,是一种常见的简单变幅循环载荷形式。研究单个拉伸过载后的疲劳裂纹扩展行为,是准确预测变幅循环载荷下构件疲劳寿命的基础,对工程中循环载荷的控制具有指导意义。基于断裂力学理论,利用有限元法针对A537材料CT试样在恒幅循环载荷下施加单个拉伸过载的疲劳裂纹闭合／张开载荷进行了数值计算,得到裂纹闭合／张开载荷随裂纹扩展距离的变化规律。为了更好地解释过载后疲劳裂纹的扩展行为,提出了二次塑变区的概念,二次塑变是过载前的恒幅循环载荷塑性区在过载作用下塑性变形发生强化的现象。随着裂纹在二次塑变区内不断扩展,塑性诱发的裂纹闭合效应不断增强,进而裂纹扩展速率不断下降,直至扩展到二次塑变区边界处,因此认为二次塑变区的长度决定了过载后裂纹延迟迟滞扩展的距离。而对于整个过载迟滞区域长度的计算,认为其大小为过载塑性区和恒幅循环载荷塑性区长度之和。利用有限元方法得到Q345R材料的CT试样在不同应力比下裂纹张开载荷随裂纹扩展距离的变化规律。建立了考虑应力比的二次塑变区及过载塑性区长度计算模型。利用Paris公式和有效应力强度因子eff建立了描述单个拉伸过载前后裂纹扩展速率关系的计算模型,从而定量地描述过载后裂纹扩展速率的变化规律。最后,建立了一种单个拉伸过载下金属材料疲劳寿命的预测模型。通过以上计算模型得到的理论结果,与A537和Q345R材料拉伸过载试验的结果相近。