夏天翔 飞行器先进设计技术国防重点学科实验室

 

    研究背景

 

    工程结构在服役期间通常受到多轴变化载荷的作用。疲劳累积损伤理论研究变化载荷作用下疲劳损伤的累积规律与疲劳破坏准则，对工程结构的多轴疲劳寿命预测至关重要。多轴变载下，载荷的幅值和路径都会改变，因此多轴疲劳累积损伤研究的难度更大。两级阶梯谱是损伤累积研究中经常使用的一类载荷谱。由于其中只有一次载荷变换，因此通过合理设计组合，可以利用它分别研究多轴疲劳载荷下幅值和路径对疲劳损伤累积的影响。

 

    变路径常幅谱是一类前后级载荷路径不同，幅值相同的多轴两级阶梯谱。由于幅值不变，因此它适于研究路径变化对损伤累积的影响。已有的多轴两级阶梯谱研究中，“等幅”阶梯谱通常只是采用相等Mises等效应力（应变）的载荷进行组谱。这样虽然组谱方便，但是不能完全排除幅值变化的影响。为了更加清晰地展现多轴变载下路径变化的影响，本文使用常幅寿命近似的四种载荷组成并进行了一系列严格意义的变路径常幅谱试验；并且从多轴疲劳损伤方向性的角度出发，提出了一种多轴疲劳损伤累积方法。

 

    本文的研究揭示了在排除幅值变化的影响后，路径变化对多轴疲劳损伤累积的影响规律。同时，通过模型预测效果的对比可以发现， 本文提出的疲劳损伤累积方法能很好地描述路径变化对疲劳损伤累积的影响。因此，本文的工作在一定程度上为最终解决变路径变幅谱下的多轴疲劳损伤累积规律提供了基础。