多级载荷下非线性疲劳损伤预测模型的优化与工程应用验证

本研究针对传统Manson-Halford(M-H)模型在复杂载荷序列下的局限性，提出改进型累积损伤模型。通过理论分析与案例验证，证实该模型能更精准表征载荷顺序效应与交互作用，为航空航天/汽车等领域疲劳寿命评估提供新工具。

　　

这项研究对经典Manson-Halford(M-H)疲劳损伤模型进行了创新性改进。通过深入理论分析，科研团队构建的新型累积损伤模型展现出两大突破：首先，该模型通过引入材料强度参数和S-N曲线特征，显著提升了对载荷序列效应(load sequence effects)和交互作用(interaction effects)的表征能力；其次，在8种典型工程材料的验证实验中，改进模型展现出较传统M-H模型更优异的计算精度，特别是在多级载荷(multilevel loading)条件下。

研究团队特别强调，新模型在航空航天和汽车工程领域具有重要应用价值。其创新之处在于：采用非线性损伤累积方法，解决了传统线性模型在高-低载荷转换时的预测偏差问题；通过引入材料特异性参数，使模型能更准确地反映不同材料的疲劳损伤演化规律。实验数据表明，该模型对铝合金、钛合金等航空材料的疲劳寿命预测误差可控制在±15%以内。

值得注意的是，该研究不仅提供了可直接用于工程实践的损伤计算公式，还建立了考虑残余应力影响的修正系数体系。这些发现为复杂服役条件下的结构件寿命评估提供了新思路，特别是在涉及随机载荷谱的工况场景中展现出独特优势。文末明确指出，该模型已成功应用于某型航空发动机叶片的疲劳寿命预测项目。