损伤是指材料和构件在服役过程中,由于环境、载荷等因素的影响,其内部产生缺陷而导致劣化甚至失效的过程。构件受损程度的逐渐累加会影响结构整体服役的可靠性和安全性,因此,针对材料和构件的损伤研究就显得非常重要。当前,研究手段和试验设备的不断发展使得材料损伤研究越来越深入,基于材料内部结构演化的细观损伤研究方法已经成为了损伤力学发展的主要方向。然而,现有研究中针对材料和构件细观结构对其力学性能的影响研究的报道相对比较少见,定量研究缺陷和力学性能之间的联系的报道也比较少。因此,本文基于材料和构件的细观结构,结合有限元研究方法,从内部结构的演化和力学性能演化方面进行了材料的损伤研究。本文主要开展了以下方面的工作:1.针对6061铝合金开展不同循环周次的应力循环试验,通过XCT扫描试验结束后的工作段,得到其内部断层图像并重建,结合ABAQUS有限元软件对构件进行损伤表征,结果表明:由于承受循环载荷,构件表面和内部将产生几何缺陷,因而应力的集中效应主要出现在缺陷的部位;通过弹性模量表征的损伤变量,趋势上随着加载次数增加而增加,但是变化范围相对比较小。2.通过对7020铝合金焊接接头进行X射线原位(In-situ)疲劳试验,并结合有限元方法对其进行疲劳损伤研究,发现焊接件的破坏是由于焊趾部位残留的裂纹、孔洞等几何缺陷引起;弹性模量表征的损伤变量变化相对明显,能够较好地反映焊接件在循环加载中的损伤演化情况,而且该方法通过有限元方法比较容易求解。3.对含孔洞3D打印PLA试样进行拉伸试验和有限元模拟,结果发现,孔洞对构件的抗拉强度有一定程度的提升;随着孔洞体积的增加,球形孔洞对拉伸强度的影响大于同体积下椭球形孔洞,但是孔洞也会使构件的韧性降低;由于3D打印成型路径的特殊性,正交各向异性本构关系能够更好地描述含孔3D打印构件的变形和破坏行为。