金属材料的疲劳性能预测理论
高强钢疲劳损伤机制与性能优化
构件疲劳性能预测方法与软件
研究工作简介：
围绕“金属材料及构件疲劳性能预测与优化”这一主要研究方向，立足疲劳基础理论研究，以解决关键工程构件服役可靠性问题为目标。提出了金属材料强韧化三原则、揭示了FCC金属孪晶界疲劳开裂机制、发展了系列高强度金属材料疲劳性能预测理论。获得中国科学院青年创新促进会会员、王宽诚率先人才计划“卢嘉锡国际团队”、辽宁省自然科学二等奖、中国材料研究学会科学技术奖一等奖等。
相关研究成果在Science、Nature Commun.、Acta Mater.(18篇)、Scripta Mater.（13篇）等SCI期刊上共发表130余篇论文，累计被引用4000余次，H因子36，单篇最高引用700余次（ESI高被引论文），并申请专利19项（已授权10项）。
1. FCC金属材料强韧化方面，基于在Cu合金、TWIP钢、奥氏体不锈钢、高熵合金等FCC金属材料强韧性研究中发现的拉伸强度与塑性同步提升的层错能效应，提出了金属材料强韧性三原则：I）弹性模量高：可确保金属原子间结合力足够大，避免解理断裂发生；II）层错能低：可提高金属塑性变形均匀性和塑性功；III）FCC相稳定性：确保不会因发生相变导致脆性断裂。
2. 疲劳损伤微观机制方面，重点研究并讨论了孪晶界的疲劳开裂机制，揭示了单相FCC金属材料中不同界面疲劳开裂难易程度，指出孪晶界在疲劳损伤过程中的可控特性，通过成分、取向、界面特征等的设计可实现材料疲劳性能的优化。
3. 疲劳性能优化方面，系统研究了层错能对金属材料强韧性同步提升的影响，并发展了“形变均匀化”与“组织梯度化”优化高、低周疲劳性能的方法，为金属材料疲劳性能优化提供了成分设计与组织调控的原则及理论依据，得到了国内外同行的认可与关注。
4. 疲劳性能预测方面，以打通“工艺-组织-静态力学性能-疲劳性能”链条中的关键环节为主要任务，分别针对常规力学性能间关系、低周疲劳寿命预测和高周疲劳强度预测提出了新的理论模型，从而实现了金属材料疲劳性能的快速预测。
基于上述研究成果，进一步将上述理论应用于关键构件服役可靠性提升与评价，如，优化商用汽车钢板弹簧、高速列车车轴、高速机床/航空发动机/盾构机用高端轴承钢疲劳性能；并将这些原创理论模型编写疲劳寿命预测软件系统，应用于中车长春客车股份有限公司、富奥辽宁汽车弹簧有限公司的关键产品疲劳性能分析与预测。 |
