近期，国际学术期刊《International Journalof Fatigue》，在线发表了东北农业大学理学院物理学科团队白士刚副教授的题为“The effect ofcompression loading on fatigue crack propagation after a single tensileoverload at negative stress ratios”的研究论文。

在负应力比下，由于疲劳裂纹扩展机理的复杂性及不确定性，目前用于预测疲劳裂纹扩展的应力强度因子计算中，只考虑拉载荷部分所产生的应力，而忽略压载荷部分对疲劳裂纹扩展的影响。但是，在负应比下，过载后不同材料的疲劳裂纹扩展行为存在明显差异，其内在机理尚不清晰，导致理论分析结论与实际存在差距。在工程实际应用中，往往需要采用较为保守的安全裕度，引起更高的设计、制造、使用成本。因此，明晰疲劳裂纹扩展机理，建立合理预测方法，是抗疲劳设计领域亟待解决的问题。

该研究基于弹塑性有限元方法，及增量塑性损伤理论模型，详细分析了单峰过载后裂纹尖端的应力场，提出了负应力比下过载引起额外反向塑性损伤的评估方法，为复杂循环载荷下裂纹扩展预测，提供理论依据。

研究证明了压载荷是负应力比下拉伸过载后控制疲劳裂纹扩展的关键参数。通过比较过载前后裂纹尖端应力场变化，进一步明晰压载荷效应机理，提出了拉-压变幅加载下疲劳裂纹扩展的额外反向塑性损伤机制。并基于增量塑性损伤理论模型，建立了描述压载荷与单峰拉伸过载对疲劳裂纹扩展交互影响的数学模型，进一步分析提出的额外反向塑性损伤机制有效性。

论文的第一作者、通信作者为白士刚副教授。该项研究受到中国博士后基金（2017M611342）和哈尔滨市科技创新人才研究专项资金（RC2017QN020006） 的支持。