薄壁圆管空间结构的热疲劳可靠性分析

针对薄壁圆管的空间结构，分析其在交变热载荷下的疲劳可靠性问题。为同时考虑由截面平均温度和截面温差造成的疲劳损伤，提出了综合利用剩余强度和疲劳累积损伤模型的分析方法。首先根据疲劳累积损伤相等原理，将截面温差造成的多级扰动应力载荷作用频次等效为平均温度下的常幅应力载荷作用次数，从而将两者产生的热应力载荷统一为一常幅载荷，再利用剩余强度模型基于动态应力-强度干涉理论对疲劳可靠度进行分析，得到了结构在综合考虑两种热疲劳状态下的动态可靠度。本方法可避免直接利用疲劳累积损伤理论临界损伤值难以确定的问题，且能体现金属疲劳损伤的真实情况。最后以哈勃望远镜为例，分析了其主梁随疲劳热载荷循环作用下的动态可靠度，得出了一些有意义的结论。     

层板复合材料的疲劳剩余刚度衰退模型

根据层板复合材料在疲劳载荷作用下刚度衰退变化的现象，研究了疲劳载荷对层板复合材料刚度衰退的影响，建立了一个用于描述层板复合材料在常幅疲劳载荷作用下的刚度衰退模型，导出了剩余刚度统计分布的表达式，给出了确定模型参数的方法。利用该随机模型，可以预报层板复合材料在给定应力水平的疲劳载荷作用下循环指定周次时剩余刚度的统计分析。实验数据表明，理论预报和实验结果符合得很好。     

层板复合材料的疲劳剩余刚度统计分布模型

在分析现有关于层板复合材料疲劳剩余刚度衰退模型的基础上，根据层板复合材料在疲劳载荷作用下刚度衰退变化的现象，研究了疲劳载荷对层板复合材料刚度衰退的影响，建立了一个新的、更为合理的用于描述层板复合材料在常幅疲劳载荷作用下的刚度衰退模型，导出了剩余刚度统计分布的表达式，给出了确定模型参数的方法。为验证该模型，设计了几组测试实验，并利用试验结果对模型参数进行了估计。利用该统计分布模型，可以预报层板复合材料在给定应力水平的疲劳载荷作用下循环指定周次时剩余刚度的统计分布。实验数据表明，理论预报和实验结果符合得是很好的。     

7075铝合金扭转微动疲劳行为研究

在基于多轴疲劳试验机上自主设计的扭转微动疲劳装置上,对7075铝合金材料进行了扭转微动疲劳试验,讨论了相同法向载荷下不同扭转切应力对扭转微动疲劳寿命的影响,建立了7075铝合金扭转微动疲劳S-N曲线,并采用SEM,EDS,EPMA等分析方法对扭转微动疲劳的损伤区域进行了分析,建立了扭转微动疲劳混合区接触表面损伤和裂纹萌生及扩展的物理模型,揭示了7075铝合金扭转微动疲劳的损伤机理.试验结果表明:微动作用导致疲劳寿命大大降低;扭转微动疲劳S-N曲线呈"ε"型曲线特征;损伤区靠加载端位置氧化严重,氧化程度随着循环次数增加而增加;微动疲劳的裂纹萌生于次表面,接触区中心两侧主裂纹扩展交叉后垂直于接触表面扩展至试样断裂.     

填充聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学特性研究

研究了水润滑下炭纤维、石墨及聚四氟乙烯填充聚醚醚酮复合材料与不锈钢对摩时的摩擦磨损性能，利用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面和磨屑形貌，利用X射线能量色散谱仪分析了磨损表面的元素组成．结果表明：炭纤维含量对摩擦副的摩擦系数影响不大，磨损率随着炭纤维含量的增加而减小；随着载荷增大，摩擦系数先降低而后升高，当载荷较小时，填充聚醚醚酮复合材料的磨损率随载荷增大而缓慢增加，当载荷超过一定值后，磨损率急剧增加；填充聚醚醚酮复合材料在较低载荷下主要呈现疲劳磨损特征，在较高载荷下主要呈现微切削特征．     

多轴随机载荷下的疲劳寿命估算方法

现代工业的发展使得更多的构件承受着复杂的载荷形式, 将单轴疲劳模型 应用到多轴载荷情况已不能满足现代工业的设计要求, 多轴随机载荷下的疲劳寿命计算日益 引起人们的重视. 多轴随机载荷的寿命预测中, 如何计算载荷循环次数是其基础, 目前广泛 使用的是雨流计数方法, 现在已能成功的应用于多轴载荷的情况. 累积的疲劳损伤分析在各 种构件和结构的载荷历史中都起着重要的作用. 自从线性损伤律提出以来已发展了数十种损 伤律, 变幅载荷引起的疲劳损伤可以由许多不同的累积损伤律来计算, 虽然发展了许多损伤 模型, 由于问题的复杂性, 每个模型的应用范围也是随具体情况而定. 线性损伤律方法尽管 有很多不足之处, 但在设计使用中仍占有重要的位置. 两载荷水平及模式下的损伤累积以及 损伤与物理机制的关系在本文中也做了介绍. 针对近年来提出的描述多轴随机载荷下疲劳寿 命估算方法进行了详细的评述, 对各模型的应用范围和预测能力进行了讨论, 并对今后的工 作提出了建议.     

接触载荷对钢丝微动磨损行为影响的研究

以6×19点接触式提升钢丝绳为研究对象，在自制的微动摩擦磨损试验机上开展钢丝微动磨损的实验研究，考察在不同接触载荷下钢丝的微动磨损行为，采用S-3000N型扫描电镜观察钢丝的磨损形貌并分析其微动损伤机理。结果表明：在接触载荷为9~29 N范围内，微动摩擦力（Ft）-位移幅值（D）曲线随循环周次的变化表明钢丝运行于混合区，并随着接触载荷的增加，钢丝间接触应力增加；在微动磨损初期钢丝间的摩擦系数均较低，之后逐渐增加并趋于稳定；其稳定摩擦系数随着钢丝间接触载荷的增加而降低，接触载荷为9 N时的摩擦系数最大约为1.25，而29 N的摩擦系数约为0.57；钢丝间的接触载荷增加，钢丝表面接触疲劳的几率增大，出现磨屑疲劳脱落的痕迹和疲劳微裂纹，其损伤机制主要表现为磨粒磨损、疲劳磨损和摩擦氧化。     

第十届全国疲劳与断裂学术会议征文通知

由中国力学学会、中国机械工程学会、中国金属学会、中国材料研究会和中国航空学会联合举办的“第十届全国疲劳与断裂学术会议”将于２０００年１２月在广州召开．本届会议由中国力学学会主办．现将有关征文事项通知如下：１征文内容： （１）疲劳领域 循环形变与疲劳断裂的晶体学；新型材料（包括陶瓷、复合材料、金属间化合物、纳米材料等）的循环形变与疲劳断裂；疲劳损伤、寿命估算和疲劳设计；非金属材料（包括工程塑料、生物材料、建筑材料等）的疲劳断裂行为；载荷谱和载荷下的疲劳；环境疲劳；疲劳实验方法和设备；疲劳和断裂的失效…     

拉-拉循环荷载作用下的界面脱粘研究

应用弹性力学和断裂力学基本理论，基于剪滞模型，研究了纤维增强复合材料中纤维与基体界面在拉-拉循环荷载作用下的疲劳脱粘特性。建立了描述疲劳裂纹扩展的等效Paris公式，得到了界面疲劳脱粘扩展速率、脱粘应力以及脱粘界面的摩擦系数与循环加载次数的关系式。通过数值模拟计算，进一步分析了界面疲劳脱粘的力学机理。本文分析，考虑了疲劳加载引起的脱粘界面的损伤及损伤分布的不均匀性。同时还考虑了材料泊松比的影响。     

金属损伤复合材料胶接修补结构力学试验研究

为评估金属损伤复合材料胶接修补结构的剩余强度和剩余寿命,进行了含腐蚀和疲劳损伤LY12CZ航空铝合金板碳/环氧复合材料补片胶接修复结构的力学性能试验,分析了在静拉伸和疲劳载荷作用下修补结构的破坏模式、失效机理。试验研究发现:复合材料胶接修补技术有效改善了腐蚀和疲劳损伤这两类损伤区域的受力状况,恢复了其载荷传递路线,其静拉伸失效形式为金属韧性断裂后胶层脱粘的分步渐进式破坏;与含损伤未修补试样相比,胶接修补大幅度提高了试件的剩余强度和剩余寿命恢复率,修补后铝合金试件承载能力增加了约25%,疲劳寿命增加至修补前的约4倍~5倍。     

整体复合材料结构分层疲劳全寿命预测方法研究

基于粘聚区模型的观点,认为外载荷作用下整体复合材料结构各元件变形均累积于连接界面,则界面分层扩展可用位移间断δ的演化来表征.以此为基础,建立常幅载荷下分层界面损伤-寿命与应变能释放率-寿命之间的联系,将准静态载荷下的位移间断分为三种情形.提出四个假设,分层疲劳全寿命由基体裂纹形成寿命NM、分层开始寿命ND和分层扩展到一定尺寸寿命Nc三部分组成.给出了变幅载荷下界面损伤累积的计算方法和分层疲劳全寿命预测流程.最后,通过两个算例预测常幅和变幅载荷下复合材料分层疲劳全寿命,计算结果与试验结果一致,表明了本文方法的合理性.     

低温环境下列车车轮材料磨损与损伤演变行为研究

利用低温环境装置和轮轨模拟试验机开展了室温(约20 ℃)与?40 ℃温度下列车车轮材料的滚动磨损试验，研究了?40 ℃下车轮材料磨损和表面与剖面损伤随循环次数的演变规律. 结果表明:温度的降低对车轮材料磨损和损伤机制有明显影响. 与室温相比，?40 ℃时车轮材料疲劳磨损明显减轻，磨损率下降. ?40 ℃工况下车轮材料磨损与损伤的形成具有明显演变特征. 在磨损初期，轮轨界面发生材料转移并在轮轨界面形成稳定的摩擦膜；摩擦膜的存在降低了车轮材料磨损率. 随循环次数增加，由于低磨损率，车轮表层材料在滚动载荷作用下持续累积塑性变形. 在磨损后期，累积了高塑性变形的车轮材料将促进裂纹萌生. 因此在车轮试样亚表层萌生大量裂纹，亚表层裂纹相互汇合，从而加速疲劳裂纹扩展.      

非对称循环载荷下材料低周疲劳寿命分析与计算

提出了一个用于计算非对称循环载荷下材料低周疲劳寿命的累积损伤模型和方法，该方法利用全应变幅及损伤积累来控制和计算疲劳寿命，并给出了裂纹的开裂尺寸和开裂方向，这为我们进行各种疲劳寿命计算以及结构优化设计提供了一个新的思路和方法。     

Irving公式的修正

针对疲劳载荷造成的不同应力比和频率对船舶与海洋结构中裂纹扩展速率的影响，本文在分析了疲劳裂纹扩展速率几种经验公式的基础上，考虑了不同应力比与不同加载频率的疲劳载荷作用对直线裂纹和弯曲裂纹扩展速率的影响，提出了相应的计算公式；并与经验公式和现有实验数据进行了比较，验证了所提公式的正确性，研究结果可以直接应用于对不同频率、应力比条件下疲劳裂纹扩展速率的预测。结果表明：在同等应力强度因子变化幅值条件下，疲劳裂纹扩展速率随着疲劳载荷应力比和加载频率的增大而增大，在第一阶段增加比较缓慢、在第二和第三阶段增加非常迅速。本文给出的新型Irving公式适用于疲劳载荷作用下线弹性直线、弯曲裂纹扩展的第一、第二、第三阶段，计算结果比原Irving公式的结果更接近实验数据。该新型Irving公式更具有实用性和准确性。     

疲劳线性累积损伤理论的α值实验验证

对疲劳累积损伤临界值进行了实验验证.首先进行了某构件三种随机载荷谱下的疲劳试验,测定了其谱载下的疲劳寿命T;再对载荷谱进行雨流计数,得到了各应力水平的循环次数n;利用疲劳性能Sα-Sm-N曲面,确定了构件在各应力水平单独作用下的疲劳寿命N;最后,根据 Miner公式,估算出各构件的疲劳累积损伤临界值（α值）.根据分析结果推测:α值是一个均值为1的随机变量.     

应用数字散斑相关技术研究缺口根部高温疲劳变形

应用数字散斑相关技术研究了耐热合金试件在450°环境中缺口根部的弹塑性变形及其与疲劳循环次数的相关性。疲劳试验在单边带缺口的拉伸板状试件上进行。试件由耐热合金GH4169材料制成，试件表面预先通过离子溅射法制作了离散的金粒散斑图。试验采用逐级循环加载和疲劳循环加载交替的方式进行。首先进行逐级循环加载，将最大载荷Pmax平均分成8级，由0逐级加载至最大载荷，再由最大载荷逐级卸载至0；同时由图像系统半自动地、连续同步地采集系列散斑图。然后按0→Pmax→0加载方式，连续进行250次疲劳循环加载。逐级循环加载和疲劳循环加载不断交替，直至疲劳断裂。利用数字散斑相关技术计算出缺口根部的弹塑性应变，进而求出缺口根部应变、名义迟滞回线面积及斜率与疲劳循环次擞的相关性。试验结果对于耐热合金材料的疲劳寿命研究很有意义。     

杆系结构静强度和疲劳失效机理及可靠性分析

根据疲劳载荷造成的疲劳累积损伤对结构极限承载力的影响情况，讨论了结构系统承载能力的可靠度计算方法，分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的两种失效模式，并考虑了二者之间的相关性对该单元可靠性的影响，具体分析了结构系统在这两种载荷作用下的失效机理，给出了在这两种载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 算例表明，在不同的使用年限内，静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的；在结构系统主要失效路径中既有单元静强度失效又有单元疲劳失效，这是符合结构系统使用真实情况的.     

一种FRP累积损伤模型及其在结构疲劳寿命估算中的应用

推荐了一种应变损伤累积模型，能够考虑单向板面内多轴应力和平均应力的影响。只需要单向板在确定应力比下的若干典型疲劳试验结果，就可以预测相同材料体系多向层压结构在不同应力比的循环载荷下的疲劳寿命，有助于降低试验成本和工作量。研究了适用于多向层压结构剩余强度估算和疲劳寿命预测的步骤和程序。针对碳纤维／树脂基T300／QY8911复合材料，试验测定了三组典型单轴循环应力（[0]16拉－拉、[90]16拉－拉和[0/90]4S剪－剪）下的S－N曲线。以此为输入，预测四种多向铺层板在各种拉－拉循环应力下的疲劳寿命，寿命预测结果和相应的试验结果吻合良好。采用了保持计算和试验的载荷／强度比相对等值的方法来近似抵消层合效应对疲劳寿命的影响。强调了进一步发展能够定量估计层间应力影响与分层扩展过程的疲劳损伤模型的重要性。     

双相不锈钢循环微变形行为的原位试验研究

对双相不锈钢开展拉伸和应力循环控制下的原位试验研究，选择特征区域对其局部微变形行为的产生、分布和演化进行了研究和讨论．结果表明：双相不锈钢在较低的载荷作用下内部出现明显的应变梯度，随着拉伸载荷或循环周次的增长，其局部微应变不断增加，最大应变在奥氏体相、小晶粒、狭窄晶粒和不平整的晶界区不断汇集，同一时刻的局部最大微应变远大于宏观应变；循环载荷作用下双相不锈钢在微观尺度产生了局部微棘轮变形效应，微棘轮应变随着循环周次的增加不断累积，其增长速度逐渐降低并趋于饱和；随着循环周次的增加，最大微棘轮变形区逐渐扩展、联通形成大塑性变形带，晶粒走向呈45°方向时，变形带贯穿两相向垂直加载方向发展，而晶粒呈树根状走向时，由于受到两相交互和铁素体的阻碍作用，微棘轮变形带主要集中在奥氏体中沿着奥氏体晶粒走向发展．     

循环加载作用下皮肤应力软化的连续介质模型

皮肤组织作为富含纤维的非均匀材料，具有复杂的力学特性．皮肤组织在循环加载作用下，随着循环次数的增加，加载过程的应力响应逐渐降低，并最终达到不随循环次数增加而改变的稳定状态，这种现象被称为应力软化行为．本文对加载过程中纤维的延展机制对宏观力学响应的影响进行研究，认为在外界载荷较小时该机制主导了宏观层次上的应力软化行为，随着外界载荷的增大，拉伸过程中微观结构损伤的演化开始产生影响，而且此时内部微观结构的演化由两种机制共同影响，据此建立了连续介质模型，将宏观尺度上应力软化行为和微观结构的演化相关联．将所获得的应力响应理论结果与猪离体头部皮肤在循环加载作用下的实验结果进行对比分析，证明了该模型能够合理地描述皮肤组织在循环加载作用下的应力软化行为．