金属材料在疲劳载荷下微损伤演化过程涉及多尺度损伤事件的萌生、发展和耦合等复杂物理现象。对此,本文基于一种概率熵的疲劳损伤表征方法对低碳钢材料的疲劳损伤展开研究。低碳结构钢Q235在工程中广泛应用于建筑、桥梁及船舶等工程结构的制造中,且以其制造的大多数工程部件在服役期间均承受循环载荷,疲劳分析应是他们设计与检测的重要方面。本文利用Q235钢材料在动态和静态载荷下损伤破坏的相互关联性,通过材料结构的静态加载响应间接测定了其由动态载荷所致的固有损伤差异性,并最终借助概率熵对其损伤状态演化做出了有效评定。具体为基于声发射技术对材料微损伤事件的高敏感性,对历经不同疲劳周次后的材料在静载工况下采集声发射信号来测定材料的疲劳微损伤状态。针对所采集的海量声发射信号,构建了一个能够表征微损伤能量尺度特征和时间序列特征的多元随机损伤变量,进而通过对该多元随机变量的分析来研究低碳钢在不同疲劳状况下的微损伤演化特征。最后,通过计算多元随机损伤变量在不同疲劳载荷水平下的概率熵给出描述材料疲劳微损伤演化的一种表征。通过试验并辅以对材料断面的扫描电镜观测获得的结果是,低碳钢在不同疲劳载荷后的微损伤概率熵曲线具有显著差异性,以此为Q235钢材料损伤的深入量化分析打下了的基础。本文主要完成以下工作:1.以一种复合模式来融合动态疲劳加载和准静态单轴拉伸的试验过程,间接实现对动态疲劳加载过程后材料内部固有微损伤累积的反映和评定;2.依据传统力学参数与声发射原始信号检测对试验结果数据进行初步对比与检验,依托Andrews Plot探索性损伤数据聚类分析方法对损伤差异性进行分析,并提出后续分析建议;3.根据多元随机损伤变量的统计性数据分析方法,构建一种基于声发射信号数据的多元随机损伤变量DA矩阵,以实现对材料细、微观损伤系统的宏观动态描述;4.结合SEM微观特征观察分析,直接反映材料微观结构的变化情况,并依据概率熵的方法对材料疲劳损伤和机理做出评估与描述。结果显示,基于传统力学参数和声发射原始信号难以对包含不同量疲劳微损伤累积材料在相同条件试验过程后的表现给出差异区分与损伤行为区分,而在概率熵值的量化下,基于多元随机损伤变量的统计性方法表征出了包含不同量疲劳损伤Q235钢材料的损伤演化模式,并与SEM微观断面观测结果有着很好的对应,这提示基于声发射检测的损伤概率熵有望成为表征材料疲劳损伤状态的有效参量,并为之后金属材料的疲劳寿命预测奠定了基础。