夏天翔 飛行器先進設計技術國防重點學科實驗室

 

    研究背景

 

    工程結構在服役期間通常受到多軸變化載荷的作用。疲勞累積損傷理論研究變化載荷作用下疲勞損傷的累積規律與疲勞破壞準則，對工程結構的多軸疲勞壽命預測至關重要。多軸變載下，載荷的幅值和路徑都會改變，因此多軸疲勞累積損傷研究的難度更大。兩級階梯譜是損傷累積研究中經常使用的一類載荷譜。由于其中只有一次載荷變換，因此通過合理設計組合，可以利用它分別研究多軸疲勞載荷下幅值和路徑對疲勞損傷累積的影響。

 

    變路徑常幅譜是一類前后級載荷路徑不同，幅值相同的多軸兩級階梯譜。由于幅值不變，因此它適于研究路徑變化對損傷累積的影響。已有的多軸兩級階梯譜研究中，“等幅”階梯譜通常只是采用相等Mises等效應力（應變）的載荷進行組譜。這樣雖然組譜方便，但是不能完全排除幅值變化的影響。為了更加清晰地展現多軸變載下路徑變化的影響，本文使用常幅壽命近似的四種載荷組成并進行了一系列嚴格意義的變路徑常幅譜試驗；并且從多軸疲勞損傷方向性的角度出發，提出了一種多軸疲勞損傷累積方法。

 

    本文的研究揭示了在排除幅值變化的影響后，路徑變化對多軸疲勞損傷累積的影響規律。同時，通過模型預測效果的對比可以發現， 本文提出的疲勞損傷累積方法能很好地描述路徑變化對疲勞損傷累積的影響。因此，本文的工作在一定程度上為最終解決變路徑變幅譜下的多軸疲勞損傷累積規律提供了基礎。