在工程应用中，材料和结构部件经常遇到循环载荷。人们普遍认识到金属材料具有应变率效应，尤其是在其疲劳性能方面[1,2]。换句话说，外部交变载荷的加载频率或应变率显著影响材料的疲劳失效行为。理解不同应变率下的失效特性至关重要，因为不同的应变率可能导致不同的损伤机制和疲劳寿命的降低。因此，研究应变率对循环变形行为和断裂失效机制的影响具有重要意义。
过去几十年中，许多研究探讨了应变率对材料疲劳性能的影响。对于大多数金属材料而言，在应变控制的低周疲劳测试中，应变率的增加会导致疲劳寿命的延长[[3], [4], [5], [6], [7]]。应变率强化效应使得随着应变率的增加应力增加，从而在应变控制疲劳测试中弹性应变幅度增大而塑性应变幅度减小。鉴于塑性应变幅度在决定疲劳失效中起着关键作用，这种塑性应变幅度的减小是疲劳寿命延长的根本原因。相反，一些研究报道说增加应变率可能导致疲劳寿命的降低[[8], [9], [10]]。这些发现表明这种现象通常归因于动态应变老化（DSA），尤其是在高温条件下[11,12]。DSA的特点是应力响应对应变率的敏感性为负，这与之前提到的应变率强化效应相反。
尽管有许多研究探讨了应变率对疲劳性能的影响，但值得注意的是，现有研究主要集中在0.1/s以下的应变率范围内。对于100/s至1000/s范围内的应变率影响，关注较少。在高温下反复加载下，材料和结构部件（如飞机起落架、舰载飞机的止动钩和破冰设备）的失效被称为LCIF失效[[13], [14], [15], [16]]。一方面，缺乏成熟的实验方法来研究应变率对LCIF寿命的影响主要是由于实验技术的限制。以往的LCIF研究主要集中在冲击能量与疲劳寿命之间的关系上，很大程度上忽略了应变率的影响[15,17,18]。这突显了应变率与LCIF寿命之间尚未解决的关系。另一方面，在冲击疲劳和传统疲劳的比较研究中，主要关注的是裂纹的起始和扩展行为[[19], [20], [21]]。这些研究表明LCIF相比传统疲劳具有更大的风险。然而，LCIF损伤的具体特征仍不清楚。
近年来，轻金属（特别是钛及其合金）的迅速采用为冲击疲劳设计中的材料选择提供了新的可能性。然而，钛合金（例如TC4、Ti-5553和Ti-O）[22], [23], [24]复杂的成分和微观结构可能会使基本冲击疲劳失效机制的阐明变得复杂。因此，本研究旨在系统地研究应变率对商用纯钛疲劳行为和断裂失效机制的影响。本研究旨在通过提供从0.008/s到1000/s范围内商用纯钛疲劳行为的系统研究来弥补上述知识空白，其中1000/s下的LCIF结果来自先前的研究[25]。本研究的主要创新点和目标包括：
1)开发一种新的应变控制LCIF测试方法，使用Split Hopkinson Tension Bar，首次能够分离出纯应变率对冲击疲劳寿命的影响。
2)阐明应变率与疲劳寿命之间的异常关系，特别是新发现的随着应变率增加LCIF寿命降低的现象。
3)揭示驱动这一现象的微观结构机制，重点关注应变率依赖的孪晶界形成在加速失效中的作用。
本研究的结果为钛在冲击疲劳载荷条件下的失效机制提供了基本的见解。
