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22、往復荷載作用下泡沫鋁夾芯梁結構的力學行為研究

3.3 疲勞試驗中構件的剛度退化分析

結構疲勞損傷的過程大致可以分成三個階段：疲勞裂紋形成期、疲勞裂紋擴展期、 疲勞裂紋瞬斷期。在實際工程應用中通常分成兩個階段：疲勞裂紋形成階段和疲勞裂紋擴展階段。低周疲勞荷載處于結構的彈塑性階段，在此階段，結構會較早地出現(xiàn)疲勞裂紋，無裂紋壽命短，疲勞的總壽命近似等于裂紋擴展壽命，所以在低周疲勞試驗設計中，會主要考慮裂紋擴展壽命。

3.3.1 剛度退化模型

結構的疲勞損傷可以用剩余強度、剛度或者耗散的能量等參量進行描述。對于強度退化方法來說，就必須在結構做完疲勞試驗之后，測定其剩余的靜態(tài)強度。以此來測出剩余的強度。對于擁有不同疲勞破壞模式的泡沫鋁夾芯結構來說，其破壞特性較分散，必須在相同的破壞模式的前提之下,才可以比較其不同的靜態(tài)強度，否則是沒有意義的。

在由疲勞損傷所引起的結構剩余強度、剛度等參數(shù)中，只有剩余剛度可以由靜態(tài)實驗直接測出。因此很多學者開始運用測定剩余剛度的方法來評價結構的疲勞壽命和損傷程度，并且也有很多學者開始對運用測定剩余剛度的方法來評價結構的損傷的合理性進行探究。對于泡沫鋁夾芯結構這樣的復雜的結構來說，疲勞試驗的過程中，結構出現(xiàn)的損傷會出現(xiàn)在很多地方，所以測定結構整體的剛度也是行之有效并且簡潔易行的方法。結構的剛度會隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸降低，并在某一個臨界破壞的時刻突然降低。另一種剛度退化模式，是結構在早期就出現(xiàn)較大的剛度退化。

已經有學者研究了彈性模量對于低周疲勞性能的影響模式，并用其預測結構的疲勞壽命。在循環(huán)荷載作用的過程中，結構的細微裂紋逐漸出現(xiàn)并發(fā)展，應力應變曲線的斜率不斷改變，彈性模量不斷遞減。Hwang在研究結論處指出。在一個指定循環(huán)次數(shù)n下的疲勞模量定義為：施加的應力和應變的比值，疲勞模量的變化可以看成是結構剛度的變化。疲勞模量是循環(huán)次數(shù)n以及載荷等級r的函數(shù)，退化速度可以按照一個經驗的冪函數(shù)An來描述。理論模量由初始的靜態(tài)至開始遞減。通常的疲勞過程包括一個初始階段，該階段對應于結構的初始損傷。