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泡桐木夹层梁以其优越的高强比、轻质、耐腐蚀和抗疲劳等性能，在土木工程领域中具有巨大的应用潜力。在实际应用中，疲劳失效是夹层梁失效的主要形式之一，疲劳损伤形式主要有:面层脱粘、芯材剪切破坏、基体开裂以及纤维断裂等，其复杂程度远高于传统的金属材料。本文针对泡桐木夹层梁，采用以试验为主的研究方法对泡桐木夹层梁的疲劳寿命预测、结构失效率以及基于刚度退化的疲劳累积损伤模型进行研究。具体包括: (1)对三类采用真空导入工艺的泡桐木夹层梁（跨高比分别为5.0、10.0、10.5）进行等分四点弯曲疲劳试验研究，发现泡桐木夹层梁的破坏形式主要有界面的脱粘、芯材的剪切破坏、面板分层和面板拉伸断裂等。试验主要采集了0.70、0.65和0.60三个疲劳应力等级下泡桐木夹层梁的动挠度曲线，发现曲线表现出“三阶段”过程，即初始挠度增加阶段、挠度平稳增加阶段以及挠度迅速增加阶段，记录该应力等级条件下的疲劳寿命。 (2)采用三种常见的S-N曲线寿命预测公式对三类泡桐木夹层梁在不同疲劳应力等级下的疲劳寿命进行拟合，拟合结果良好，其中指数型拟合公式和“有效缺陷”型拟合公式在三类试件中都具有较高的拟合度。通过对疲劳寿命的处理发现泡桐木夹层梁的疲劳寿命分布可以较好地服从Weibull函数分布。 (3)采用广义刚度作为试件疲劳累积损伤的指标，通过对动挠度曲线的处理可以发现，试件的累积损伤同样也经历了初始损伤阶段、平稳损伤阶段和迅速损伤直至失效阶段三个过程，使用三个线性分段函数对试验数据加以拟合表示。泡桐木夹层梁的刚度退化过程与疲劳应力等级关系不大，可以统一表示。使用广义刚度比代替Lemaitre公式中的弹性模量比，得到基于刚度退化的累积损伤公式。 (4)使用指数型S-N曲线拟合公式和基于刚度退化的疲劳损伤累积公式对试件在0.75和0.55应力等级下的疲劳寿命进行了预测和检验。两种方法都具有较好的准确性，但在高应力等级下，后者具有更加良好的拟合度，应力等级越低，疲劳寿命的离散性越大。