张　军，廖霞霞，胡明敏

(南京航空航天大学 航空宇航学院，江苏 南京 210016)



随机复杂应力场塑性应变能的疲劳寿命分析*

张军，廖霞霞，胡明敏

(南京航空航天大学 航空宇航学院，江苏 南京 210016)

摘要:本文通过分析疲劳破坏的本质，并借鉴目前应变能理论的最新成果，提出了一种随机复杂应力场下基于塑性应变能的疲劳寿命分析模型，以此来预测材料的多轴低周疲劳寿命. 模型中的相关材料参数通过MATLAB拟合单轴及纯剪切疲劳试验数据得到，使用有限元软件ANSYS模拟试件的多轴加载情况，并从其后处理程序中提取模型中需要的数据. 通过对光滑试件SM45C，304和缺口件GH4169，16MnR的计算验证，其结果表明该模型对多轴随机应变加载低周疲劳寿命具有很好的预测效果.

关键词:多轴疲劳； 塑性应变能； 寿命预测； 低周疲劳； 缺口件； 随机复杂应力场

工程上的结构如工业汽轮机转子、飞机起落架、经常启动-停止的高压容器等均在循环载荷下工作，疲劳破坏是其主要失效形式，据统计，机械结构破坏 50%～90%是由疲劳损伤引起[1]. 工程实际中，构件承受的载荷大部分为多轴载荷，多轴疲劳是指在多轴循环加载条件下结构或构件所产生的疲劳失效. 多轴循环加载是指有2个或3个方向施加的应力(或应变) 独立地随时间发生周期性变化的加载方式. 在多轴非比例循环加载下，由于应力和应变主轴连续旋转，导致多滑移系开动，阻碍了材料内部形成稳定的位错结构，从而产生非……