王 欣,柳明珠,蔡福海,梁吉飞,杜剑威,孙 新

(1.大连理工大学 机械工程学院,辽宁 大连 116024; 2.大连理工常州研究院有限公司,江苏 常州 213164)

在工程中,许多机械结构都承受复杂变幅载荷的作用,疲劳失效是机械结构最常见的失效形式之一[1].在设备的工作过程中,结构内的疲劳损伤以累积的方式逐渐增加,在达到疲劳状态之前,如果不提前修复,可能会造成严重的事故和经济损失.因此,对于结构设计和安全使用,疲劳寿命预测非常重要[2].

目前,描述疲劳累积损伤的模型主要分为两类:线性累积损伤理论和非线性累积损伤理论[3].线性累积损伤理论的代表是Miner法则[4],由于其概念简单和易于实现,在工程中得到广泛利用.然而,在变幅载荷作用下,载荷历史(如载荷的加载顺序、载荷的相互作用)对疲劳累积损伤影响较大[5].由于Miner法则不考虑载荷历史的作用,导致其寿命预测的精度较低.

为了克服Miner法则的缺点,学者们提出了许多非线性累积损伤模型,主要分为以下几类:基于损伤曲线法模型、基于连续损伤力学模型、基于材料物理性能退化模型、考虑载荷相互作用效应模型、基于能量法模型[6].叶笃毅等[7]基于材料韧性随疲劳损伤演化规律,提出了一种非线性累积损伤模型(以下简称叶笃毅模型),由于其形式简单、物理意义明确,在工程上得到了一定的应用.由于该模型未能考虑载荷之间的相互作用,其寿命预测还存在着一定的误差.近些年,一些学者……