● 摘要
本论文致力于改进损伤力学方法提高预估构件疲劳寿命的精度，为构件的抗疲劳设计服务。本文首先通过建立损伤演化方程得到应力应变与寿命关系的解析表达式，根据成组法疲劳试验结果利用最小二乘法拟和包括疲劳极限在内的材质参数，从而得到高应力区的疲劳寿命曲线，由此外推得到低应力区寿命曲线和疲劳极限。其次，引入应力集中因子修正疲劳极限，根据损伤力学守恒积分原理，得到缺口试件应力和应变集中与损伤度的耦合关系。利用分离变量方法对损伤演化方程积分，得到构件的应力与寿命关系的积分表达式。损伤演化方程中的材质参数由 与 的标准板试件试验疲劳曲线确定。损伤演化方程与寿命预估方法的正确性由 的疲劳试验结果验证，并在此基础上给出了以 为参数的疲劳寿命曲线。然后，以损伤力学为基础，将作用于构件上正负交替的循环载荷分解成拉伸脉动循环与压缩脉动循环，由此建立相应双项形式的，以损伤驱动力表示的损伤演化方程。对光滑试件，导出疲劳寿命解析表达式；对缺口试件，考虑到应变与应力集中的损伤耦合效应，则建立疲劳寿命数值积分式。根据这两种表达式以及相应拉伸脉动循环与对称循环疲劳实验结果，得到拉伸与压缩脉动循环损伤演化方程中包括材质参数与初始损伤参数在内的有关参数。由此导出的疲劳寿命表达式进一步得到不同应力集中因子（系数）下疲劳实验的证实。在此基础上，利用本方法给出 间构件系列的理论中值疲劳裂纹萌生寿命曲线族，从而大量节省疲劳实验的工作量。最后将疲劳裂纹形成寿命看作是初始损伤度这一随机变量的确定函数，将疲劳寿命的随机性纳入损伤力学的理论框架中进行研究，得到了构件的概率疲劳曲线族。