为克服变幅载荷疲劳裂纹的预测中受到的实验成本、时间、载荷谱型等诸多因素的限制,在常幅载荷下S-N曲线与疲劳裂纹扩展曲线关系的基础上,研究了变幅载荷下两曲线之间的关系,并结合疲劳累积损伤理论,推导了块谱载荷裂纹扩展裂纹长度的预测方法,同时考虑了超载迟滞效应的影响,最后进行了实验研究.实验与计算结果表明该方法有效、便于工程应用,该方法可用于结构设计阶段对疲劳裂纹扩展寿命的预测.
《变幅载荷疲劳裂纹扩展预测模型》一文探讨了在机械结构中，面对变幅载荷（即非恒定负荷）导致的疲劳裂纹扩展问题，如何更有效地进行预测和管理。在传统的疲劳裂纹预测中，依赖于实验数据，如S-N曲线（应力-寿命曲线）和Paris裂纹扩展曲线，这既耗时又昂贵，且受限于载荷谱型（即负载变化的模式）。针对这些问题，文章提出了一个新的预测模型。
S-N曲线是描述材料在恒定应力水平下循环加载下的寿命分布，它反映了材料的疲劳强度。而Paris法则则是用来描述疲劳裂纹在恒定载荷下的扩展速率，通常以裂纹长度对周期的平方根为变量，表示裂纹扩展速率与应力强度因子范围的关系。
在变幅载荷条件下，这两者之间的关系变得复杂。论文通过深入研究，建立了在变幅载荷下S-N曲线与Paris扩展曲线之间的联系。结合疲劳累积损伤理论，该理论认为疲劳破坏是多次小损伤累积的结果，可以将不同幅度的载荷影响转换为等效的常幅载荷效果，从而简化了预测过程。
此外，文章还考虑了超载迟滞效应，这是指在裂纹扩展过程中，当载荷超过某一阈值时，裂纹生长会暂时减缓或停止的现象。这一效应在实际工况中普遍存在，但往往被忽略。在模型中纳入这一效应，提高了预测的准确性和实用性。
通过实验验证，该模型能够有效预测变幅载荷下的疲劳裂纹扩展，且具有良好的工程适用性。这意味着在结构设计阶段，就可以对疲劳裂纹扩展寿命进行预估，从而提前采取措施，防止结构失效，提高设备的安全性和可靠性。
这篇研究为解决变幅载荷条件下的疲劳裂纹预测提供了新的理论基础和计算方法，对于减少实验成本，缩短预测周期，以及优化结构设计具有重要意义。这一模型的建立和应用，标志着疲劳裂纹研究领域的一个进步，对于提升工程领域对疲劳破坏的控制能力具有深远影响。
