● 摘要
本文以微动疲劳问题为研究对象，应用连续介质损伤力学方法对其局部力学特性及萌生行为展开研究工作。全文主要涉及四方面的研究内容：第一部分，针对圆柱-平板这一常见的微动疲劳实验构型建立有限元模型。通过与解析解比对，验证有限元模型的正确性。并应用上述有限元模型研究厚度对应力场的影响。第二部分，将损伤驱动力、损伤力学等效应力和损伤演化方程引入微动疲劳的研究中，并提出微动疲劳裂纹萌生的损伤力学准则，且理论预测的裂纹萌生位置与实验结果相吻合。第三部分为微动疲劳局部力学特性的损伤力学分析。首先，研究了不同路径损伤力学等效应力以及切应力的分布；其次，分析了轴向交变应力、接触压力、剪切力以及摩擦系数对损伤力学等效应力以及切应力的影响；然后，定义了微动疲劳的应力集中系数，并分析了不同法向压力下，该参数与轴向应力的关系；最后，将损伤力学等效应力比的概念引入微动疲劳问题的研究中。第四部分为微动疲劳寿命预估的损伤力学方法研究。首先，利用已有的整式形式单变量损伤演化方程通过分离变量和守恒积分得到构件应力与寿命之间的关系；其次，根据标准试件的疲劳实验数据确定了损伤演化方程中的材质参数并利用插值和材质参数与应力集中系数的关系确定了不同Kt下的材质参数；第三，应用上述方程和材质参数对18组微动疲劳实验进行了寿命预估。总之，本文的主要工作是应用损伤力学的方法进行微动疲劳问题的研究，并取得了一些有意义的研究成果。为后续的进一步研究奠定了很好的基础。