在疲劳研究过程中,人们早就提出了“损伤”这一概念。所谓损伤,是指在疲劳过程中初期材料内的细微结构变化和后期裂纹的形成和扩展[]。累积损伤规律是疲劳研究中最重要的课题之一,它是估算变幅载荷作用下结构和零件疲劳寿命的基础。
大多数结构和零件所受循环载荷的幅值都是变化的,也就是说,大多数结构和零件都是在变幅载荷下工作的。变幅载荷下的疲劳破坏,是不同频率和幅值的载荷所造成的损伤逐渐累积的结果。因此,疲劳累积损伤是有限寿命设计的核心问题。疲劳理论归纳起来大致可以分为以下四大类:
(1)线性疲劳累积损伤理论:这种理论假定材料各个应力水平下的疲劳损伤是独立进行的,总损伤可以线性叠加。最具有代表性的是Miner法则,以及稍加改变的修正Miner法则和相对Miner法则。
(2)双线性累积损伤理论:这种理论认为材料疲劳过程初期和后期分别按两种不同的线性规律累积。最具有代表性的是Manson的双线性累积损伤理论。
(3)非线性累积损伤理论:这种理论假定载荷历程与损伤之间存在着相互干涉作用,即各个载荷所造成的疲劳损伤与其以前的载荷历史有关。最具代表的是损伤曲线法和Corten-Dolan理论。
(4)其它累积损伤理论:这些理论大多是从实验、观测和分析归纳出来的经验或半经验公式。如Levy理论和Kozin理论等。