22、往复荷载作用下泡沫铝夹芯梁结构的力学行为研究

3.3 疲劳试验中构件的刚度退化分析

结构疲劳损伤的过程大致可以分成三个阶段：疲劳裂纹形成期、疲劳裂纹扩展期、 疲劳裂纹瞬断期。在实际工程应用中通常分成两个阶段：疲劳裂纹形成阶段和疲劳裂纹扩展阶段。低周疲劳荷载处于结构的弹塑性阶段，在此阶段，结构会较早地出现疲劳裂纹，无裂纹寿命短，疲劳的总寿命近似等于裂纹扩展寿命，所以在低周疲劳试验设计中，会主要考虑裂纹扩展寿命。

3.3.1 刚度退化模型

结构的疲劳损伤可以用剩余强度、刚度或者耗散的能量等参量进行描述。对于强度退化方法来说，就必须在结构做完疲劳试验之后，测定其剩余的静态强度。以此来测出剩余的强度。对于拥有不同疲劳破坏模式的泡沫铝夹芯结构来说，其破坏特性较分散，必须在相同的破坏模式的前提之下,才可以比较其不同的静态强度，否则是没有意义的。

在由疲劳损伤所引起的结构剩余强度、刚度等参数中，只有剩余刚度可以由静态实验直接测出。因此很多学者开始运用测定剩余刚度的方法来评价结构的疲劳寿命和损伤程度，并且也有很多学者开始对运用测定剩余刚度的方法来评价结构的损伤的合理性进行探究。对于泡沫铝夹芯结构这样的复杂的结构来说，疲劳试验的过程中，结构出现的损伤会出现在很多地方，所以测定结构整体的刚度也是行之有效并且简洁易行的方法。结构的刚度会随着循环次数的增加而逐渐降低，并在某一个临界破坏的时刻突然降低。另一种刚度退化模式，是结构在早期就出现较大的刚度退化。

已经有学者研究了弹性模量对于低周疲劳性能的影响模式，并用其预测结构的疲劳寿命。在循环荷载作用的过程中，结构的细微裂纹逐渐出现并发展，应力应变曲线的斜率不断改变，弹性模量不断递减。Hwang在研究结论处指出。在一个指定循环次数n下的疲劳模量定义为：施加的应力和应变的比值，疲劳模量的变化可以看成是结构刚度的变化。疲劳模量是循环次数n以及载荷等级r的函数，退化速度可以按照一个经验的幂函数An来描述。理论模量由初始的静态至开始递减。通常的疲劳过程包括一个初始阶段，该阶段对应于结构的初始损伤。