覃达威， 朱建文，岑成贤，陆大敏，李泽深，张克实*,4

(1.广西大学 土木建筑工程学院， 广西 南宁 530004；2.加利福尼亚大学 土木与环境工程学院， 加州 洛杉矶 90095-1593；3.绍兴文理学院 土木工程学院， 浙江 绍兴 312000;4.南宁学院 土木与建筑工程学院， 广西 南宁 530200)

0 引言

很多情形下工程结构的失效是因为其中金属承力构件的疲劳破坏所致，而金属疲劳与其服役条件下微结构演化紧密相关。PAYNE等[1]在铝合金7075的循环试验中发现疲劳裂纹的萌生与局部应变不均匀性有关，而局部应变不均匀性又与材料的细观不均匀性有关。CHAN等[2-3]通过大量试验和数值模拟发现，材料微结构在疲劳裂纹的萌生和发展上起着重要的作用，晶粒尺度的不均匀性会强烈地影响材料的疲劳寿命。SANGID[4]从试验观测和数值模拟研究了材料结构及其演化与疲劳破坏的关联，并提出应变局部集中是疲劳裂纹源的结论。

对于探讨金属或合金往复变形和疲劳的数值模拟，可在材料本构模型描述中引入晶粒取向、滑移系等细观结构信息，例如采用晶体塑性理论。BENNETT[4]用晶体塑性二维模型来模拟晶体中的循环塑性变形，在此基础上研究裂纹扩展与内部结构不均匀的关系。SWEENEY等[5]在对铁素体钢的研究中，根据试验观测的结果取有效塑性应变的循环增长率作为预测裂纹萌生的指标，然后结合晶体塑性有限元方法加以验证。ZHANG等[6-7]用晶体塑性模型结合VORONOI集合体建立材料的三维统计代表性单元，通过数值模拟低周循环试验过程材料细观变形的演变，揭示了金属材料内部不均匀变形与疲劳寿命之间的关系。……