现今被广泛应用的循环疲劳寿命分析和评估方法与公式,都是建立在大量疲劳实验总结的经验基础上的。典型的如描述应力与循环寿命关系的公式(Basquin,1910),描述塑性应变与循环寿命关系的公式(Mnson,1953;Coffin,1954),以及将这两者结合的公式(Morrow,1965),这些公式都依赖循环疲劳实验在控制应力或应变条件下测得的寿命数据,并由这些数据通过数值拟合得到公式参数。人们也一直尝试建立反映材质随循环演化导致材料疲劳破坏的分析模型,如采用积累塑性应变、耗散功或连续损伤参量来描述损伤过程。这些模型对疲劳损伤产生机制有不同的解释,但它们依然需要用系列疲劳实验来标定模型参数。Zhang等(2013,2015)建立的简化材料模型将金属看为多晶集合体,模型能反映出金属的细观不均匀变形,它主要源于晶粒的各向异性、随机取向及循环塑性变形导致主应变方向的改变。在此基础上提出了用应变统计标准差和最大主应变的统计均值作为疲劳指标参数来预测疲劳寿命的方法,该方法不需进行系列疲劳实验;只需有一个应变幅下的疲劳试验结果,就预测其它应变幅下材料的低周疲劳寿命。该方法能预测疲劳寿命意味着,模型所描述的细观不均匀变形随循环增长导致金属疲劳破坏,是金属低周疲劳的主要机制。对金属疲劳,人们已研究了170年,现有评估材料疲劳特性的方法完全建立在经验基础之上。能否只用一个应变幅的疲劳试验进行其它应变幅下的材料低周疲劳寿命预测,需从不同角度和方式进行检验:Zhang的方法能否对一般金属材料适用?所建模型中晶粒构形差异以及模型有限元单元的数目是否会对预测结果有影响?若有影响,影响程度是否可能否定方法的合理性?该影响能否消除?要对模型进行全面验证不是一两篇论文可以胜任的事。本文以400°C下的镍基高温合金GH4169的对称拉压应变疲劳循环为例,用Zhang等(2013,2015)提出的应变不均匀参数作疲劳指标参数,对多晶金属低周疲劳寿命的可预测性与合理性作进一步探讨。主要开展以下工作:(1)考虑材料非均质性造成的应变不均匀性,利用构形不同、单元划分不同、随机生成的多晶代表性单元进行分析,检验模型差异对预测结果的影响以及Zhang等所建议方法的有效性与合理性;(2)对方法预测疲劳寿命(周次)的范围进行分析,检验方法在10~2～10~4寿命范围内的预测能力,并探讨其延伸至接近10~5周次寿命预测的可能性。