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结构力学本构模型：疲劳模型：疲劳模型的实验验证技术

疲劳模型概述

疲劳模型的基本概念

疲劳模型是结构力学中用于描述材料在循环载荷作用下逐渐累积损伤直至断裂的数学模型。在工程设计中，疲劳模型帮助预测材料或结构在特定载荷条件下的寿命，从而确保安全性和可靠性。疲劳模型通常基于应力-应变循环、裂纹扩展速率和材料的疲劳特性来建立。

原理

疲劳模型的核心原理是累积损伤理论，即材料在经历多次循环载荷后，即使载荷远低于材料的静态强度，也会产生损伤累积，最终导致材料的疲劳失效。这一理论基于Palmgren-Miner线性累积损伤准则，该准则认为材料的总损伤是每次循环损伤的线性叠加。

内容

• 疲劳寿命预测：基于材料的S-N曲线（应力-寿命曲线）或ε-N曲线（应变-寿命曲线）预测材料在特定载荷下的疲劳寿命。
• 裂纹扩展模型：如Paris公式，描述裂纹在循环载荷作用下的扩展速率。
• 疲劳损伤累积：应用Palmgren-Miner准则计算材料在复杂载荷谱下的总损伤。

疲劳模型的分类

疲劳模型根据其描述疲劳行为的复杂程度和应用范围，可以分为以下几类：

线性疲劳模型

• S-N曲线模型