本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的详细介绍：

1. 主要作者及研究机构、发表期刊及时间

本研究的主要作者包括Panglun Liu、Jie Zhang、Haihong Tang、Heng Duan和Bingyan Jiang。他们分别来自中南大学机电工程学院极端服役性能精密制造国家重点实验室（State Key Laboratory of Precision Manufacturing for Extreme Service Performance, School of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University）和中航工业起落架先进制造有限公司（AVIC Landing-gear Advanced Manufacturing Co.）。该研究于2024年8月发表在期刊Heliyon上。

2. 学术背景

该研究属于疲劳寿命预测领域，特别是针对复杂应力状态下的非线性疲劳累积损伤模型。疲劳失效是工业生产中常见的结构失效形式，通常会导致巨大的经济损失和人员伤亡。在实际服役环境中，结构件往往承受变幅循环载荷，而非单一载荷作用，因此准确预测疲劳寿命至关重要。经典的Manson-Halford模型在疲劳寿命分析和预测中广泛应用，但该模型未考虑载荷交互作用的影响，导致预测精度不足。尽管已有一些研究提出了新的修正模型，但这些模型通常参数难以确定，应用过程繁琐，或仅基于单一参数进行修正，导致预测误差波动较大。为了解决这些问题，本研究提出了一种新的修正方法，并建立了一个改进的Manson-Halford模型。

3. 研究流程

本研究包括以下几个主要步骤：

3.1 模型分析与改进

首先，研究团队对经典的Manson-Halford模型进行了详细分析，指出其未考虑相邻载荷交互作用的缺陷。随后，基于现有改进模型的研究，提出了一种新的修正方法。与现有模型不同，新改进模型仅基于材料的S-N曲线参数，无需额外的材料参数。新模型充分考虑了相邻载荷之间的关系以及不同应力状态下疲劳寿命的差异，并基于较大的影响权重对经典模型进行动态修正。

3.2 实验验证

为了验证新改进模型的有效性和准确性，研究团队对300M钢进行了多级疲劳试验。300M钢是一种高强度钢，广泛应用于飞机起落架制造。实验首先确定了300M钢在不同应力水平下的疲劳寿命，随后进行了两级和多级应力加载的疲劳试验。实验数据用于预测300M钢的剩余疲劳寿命，并将新改进模型的预测结果与经典模型及其他改进模型进行比较。

3.3 其他材料验证

为了进一步验证模型的普适性，研究团队还利用其他材料的疲劳试验数据（如C35钢、6082-T6铝合金和41Cr4合金钢）进行了疲劳寿命预测。这些材料分别代表不同的应力加载状态和材料特性，有助于全面评估新改进模型的预测性能。

4. 主要结果

4.1 300M钢实验结果

对于300M钢，新改进模型在两级应力加载下的预测误差显著低于经典模型，平均相对预测误差降低了11.75%。特别是在高到低加载顺序下，新改进模型的预测精度最高，最小相对预测误差仅为9.17%。在低到高加载顺序下，新改进模型的预测误差波动较小，表现出较高的稳定性。

4.2 其他材料验证结果

对于C35钢，新改进模型的平均相对预测误差为15.51%，是所有对比模型中最低的。与经典模型相比，误差降低了18.51%。对于6082-T6铝合金，新改进模型在四级随机加载下的预测误差为32.67%，排名第二。对于41Cr4合金钢，新改进模型的预测误差仅为6.68%，是所有模型中最低的。

5. 结论

本研究提出了一种新的Manson-Halford改进模型，通过考虑相邻载荷关系和不同应力状态下的疲劳寿命差异，显著提高了疲劳寿命预测的精度和稳定性。实验结果表明，新改进模型在大多数情况下具有最高的预测精度，且预测误差波动较小。该模型的应用价值在于能够更准确地预测复杂应力加载下的疲劳寿命，从而为工程结构的设计和维护提供可靠的理论支持。

6. 研究亮点

1. 创新性修正方法：新改进模型仅基于S-N曲线参数，无需额外材料参数，简化了应用过程。
2. 高预测精度：在多种材料和复杂应力加载状态下，新改进模型的预测精度显著高于经典模型和其他改进模型。
3. 广泛适用性：新改进模型适用于多种材料，包括高强度钢、铝合金和合金钢，具有较高的普适性。

7. 其他有价值内容

本研究的局限性在于数据样本量有限，且研究范围主要集中在高周疲劳试验数据上。未来研究可以考虑从应变疲劳和新兴材料的角度进行深入探讨，以进一步完善理论框架。

通过本研究的改进模型，工程领域可以更准确地预测复杂应力加载下的疲劳寿命，从而减少结构失效风险，提高工程结构的安全性和可靠性。