在工程结构中，疲劳断裂是一种常见且危险的失效模式，如何高效、准确地预测金属疲劳寿命和裂纹扩展行为一直是学术界和工业界关注的焦点。近日，南京航空航天大学易敏教授课题组在Engineering Fracture Mechanics期刊（一区top）上发表了题为“Classical fatigue theory informed phase-field model for high-cycle fatigue life and fatigue crack growth”（doi:10.1016/j.engfracmech.2024.110212），提出了一种经典疲劳理论驱动的相场模型，为解决这一难题提供了新的思路和方法。

本研究基于局部应力应变法和雨流计数法，融合了应力寿命、应变寿命和能量寿命等疲劳寿命方法与Neuber、Glinka应力等效准则，开发了一种高效的疲劳断裂相场计算框架，实现了对金属疲劳断裂行为的准确预测。同时，本工作为了克服传统相场模型在计算高周疲劳寿命时效率低下的问题，引入了包络线加载和循环跳跃技术。这一方法使得该模型无需进行真实循环加载计算，就能快速准确地预测疲劳寿命，极大提高了模型的实用性和计算效率。本研究以42CrMo4高强钢为例，对所提出的相场模型进行了验证。结果表明，该模型能够准确复现金属高周疲劳及裂纹扩展行为。其中，能量寿命法与Nueber准则相结合的相场计算结果与实验结果高度一致。此外，该模型展现出通过使用标准疲劳试样S/E–N数据作为输入，预测其疲劳裂纹扩展行为的能力，在工程结构疲劳分析中具有重要的应用前景。

本工作提出的疲劳断裂相场模型不仅拓展了经典疲劳理论的应用范围，还为金属疲劳与断裂行为的预测提供了一个高效且可靠的计算框架。通过将经典疲劳理论与相场断裂模型相结合，这一创新性的研究成果有望在工程结构的疲劳分析中发挥重要作用。在未来的研究和应用中，该模型有望进一步优化和扩展，为各类工程结构的安全评估和寿命预测提供更加精确和高效的解决方案。