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内耗是固体由于内部原因造成的振动能量的损耗,工程上用阻尼本领来表示材料的这种固有属性。疲劳载荷作用下材料或零部件内部组织与缺陷的演化、损伤的逐渐累积会使其内禀内耗发生变化,因此可以借助内禀内耗的测量来研究金属疲劳的损伤状态,据此可估测材料或零部件的疲劳寿命。本文概述了金属内耗和疲劳损伤及寿命的相关研究,介绍了内耗理论和方法在疲劳研究中的应用,在此基础上,采用复合材料试验机MTS809对40Cr钢试样进行了不同程度的拉-拉低周疲劳试验,然后采用动态热机械分析仪TA-Q800对损伤后试样的内禀内耗进行了测试和分析。结果表明:(1)40Cr钢拉-拉低周疲劳的损伤累积可以通过一定温度下试样的损耗模量这一内耗参量的变化予以表征,根据参量的变化特征可以估测疲劳寿命。(2)在温度为50℃条件下,40Cr钢拉-拉低周疲劳损伤后试样的内禀内耗随循环加载数的变化特征可分为三个阶段。起始阶段经历小幅下降之后转为上升,在循环加载比例至20%时到达峰值后转为下降,这种特征符合疲劳早期位错组态演化造成的内禀内耗变化机制,因此该阶段与疲劳中位错缺陷的早期演变有关;第二阶段,损耗模量呈现单调递增变化,这种特征符合与微裂纹扩展有关的内禀内耗变化机制,因此该阶段属于疲劳中微裂纹的萌生和稳定扩展阶段;第三阶段,损耗模量经历单调增长到达峰值后再次转为下降,这时试样已经出现明显的宏观裂纹,这种特征表示了疲劳裂纹失稳扩展的开始。(3)40Cr钢在拉-拉应力控制低周疲劳作用下,当损耗模量处于初始的变化及随后的单调递增阶段,试样的损伤累积程度到达约80%左右,可以认为试样处在允许的使用状态;当损耗模量开始明显的快速增长甚至出现越过峰值后的下降趋势,表明试样损伤累积程度已接近90%,预示试样失稳扩展的到来。