金属材料90%以上的失效是疲劳导致的。因此，塑性变形导致的损伤机理和模型预测疲劳寿命，及提高抗疲劳失效的手段研究非常关键。注意，所谓的高周疲劳（传统的观点认为是在弹性加载力范围）仍然是在晶粒尺度下的塑性变形损伤。另一方面，脆性材料（比如岩石）存在卸载失效的形式，因此，在采矿的时候通过预打孔的方式，来预防这种卸载失效导致的爆破危害。在塑性材料，比如铝合金中，近期也发现了只有脆性材料中存在的，卸载导致失效的现象。

北京科技大学协同创新中心解清阁等通过原位中子衍射表征，微观组织表征，和数字孪生技术，研究了常见工程材料：铝合金和含锰钢的变形损伤新特征： 由损伤各向异性决定的，损伤晶粒的晶体学分布与三维实空间分布。相关结论有助于对工程材料的疲劳损伤和卸载损伤提供新的失效判据和定量表征，为疲劳寿命预测提供新的理论基础。

相关研究成果以题“Crystallographic orientation and spatially resolved damage for polycrystalline deformation of a high manganese steel” 和“Crystallographic orientation and spatially resolved damage in a dispersion-hardened Al alloy”发表在Acta Materialia上。

 

论文1链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.049

论文2链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117628

 

图1 铝合金不同损伤阶段的点阵应变表现：黄色箭头指示缩颈损伤行为

 

图2 含锰钢拉/压疲劳的表面缺陷表征

 

图3 含锰钢拉/压疲劳损伤的点阵应变特征