非局部增强梯度损伤模型在材料疲劳寿命估算中的应用

第１６卷第２期

２００８年４月

安徽建筑工业学院学报（自然科学版）

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｉｎｄｕｓｔｒｙ

Ｖｏｌ－１６Ｎｏ．２Ａｐｒ．２００８

非局部增强梯度损伤模型在材料疲劳寿命估算中的应用

林

欣，

汪忠明

（合肥工业大学土木建筑工程学院，合肥２３０００９）

摘要：提出了一种新的估算等幅载荷谱下金属疲劳寿命的方法——非局部增强梯度损伤模型的方法。该方

法将非局部应变代入加载函数与损伤增长率公式中，考虑了材料的微观尺度因素和材料的损伤判据；并以含缺口的金属材料试件验证了该算法的可行性和精确性；结果表明非局部增强梯度损伤模型法能较准确地进行等幅疲劳寿命的可靠性估算，有较好的工程应用价值。关键词：疲劳寿命；累积损伤；非局部增强梯度损伤模型；疲劳

中图分类号：０３４６．５

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６－４５４０（２００８）０２—０２６—０４

Ｎｏｎｌｏｃａｌ

ｇｒａｄｉｅｎｔ—ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ

ｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌ

ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ

ＷＡＮＧ

ＬＩＮＸｉｎ，

Ｚｈｏｎｇ－ｍｉｎｇ

（Ｓｃｈ００ｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＨｅｉｆｅｉ，ＨｅｉｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｉｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｍｅｔａｌｆａｔｉｇｕｅ－ｌｉｆｅｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔａｎｔａｍｐｌｉｔｕｄｅｌｏａｄｉｎｇｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ－ｎｏｎｌｏｃａｌｇｒａｄｉｅｎｔ－ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｔｈａｔｔｈｅｎｏｎｌｏｃａｌｓｔｒａｉｎｉｓｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄｉｎｌｏａｄｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄａｍａｇｅ

ｒａｔｅ

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ｒｉａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｃｒｉｔｅｒｉｏｎｆａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｄａｍａｇｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ；ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｏｂａｓｅｄ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ；ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｄａｍａｇｅ；ｎｏｎｌｏｃａｌｇｒａｄｉｅｎｔ—ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌ；ｆａｔｉｇｕｅ

由于处于高速、高温、高压的外部环境。工程个十分复杂的问题。因为要计算疲劳寿命，必须有精确的载荷谱、材料特性或构件的应力一寿命曲线、应变一寿命曲线、合适的累积损伤理论、合适的裂纹扩展理论等。，目前对疲劳寿命计算还没有十分精确的方法，只能做到估算或者预算［２￣５］。

本文提出了一种新的估算金属疲劳寿命的方

结构构件的疲劳破坏问题日益突出。据有关统计，大约有８０％以上的结构强度破坏都是由于疲

劳破坏造成的［１］。疲劳破坏不仅威胁着航空工业，也给造船、桥梁、交通运输、动力机械、化工机械、工程机械等造成威胁，因此疲劳破坏问题一直受到专家们的关注。

在复杂疲劳载荷作用下的疲劳寿命计算是一

法——非局部增强梯度损伤模型的方法。

收稿日期：２００８－０１－１８

作者简介：林欣（１９８２一），女，硕士研究生，主要研究方向为金属材料疲劳寿命分析．