疲劳工具的应用及疲劳分析结果解读

利用疲劳工具可计算云图结果或曲线结果等疲劳结果。

单击【Solution】工具栏上的【Tool】|【Fatigue Tool】命令，如图7-6所示；在【Outline（分析树）】中插入【Fatigue Tool】，如图7-7所示。

图7-6 选择【Fatigue Tool】命令

图7-7 插入疲劳工具

（1）Materials Fatigue Strength Factor（疲劳强度因子）是指构件实际受力极限状态与构件充分受力极限状态的应力之比。常见的疲劳强度因子在考虑表面光洁度的情况下可从机械设计手册上查得。

（2）Loading Type用于定义交替应力类型，包括以下选项。

✧ Zero-Based（基于零）：交替应力等于参考静态算例中相应的应力值的一半乘以比例因子，如图7-8所示。

✧ Fully Reverse（完全反转）：交替应力等于参考静态研究中相应的应力值乘以比例因子，应力各分量的最大和最小值大小相等，方向相反，如图7-8所示。

✧ Ratio（载荷比率）：交替应力正、负方向上等于参考静态研究中相应的应力值乘以比例因子，如图7-8所示。

✧ History Data（历史数据）：用于自定义数据输入交替应力。

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图7-8 Type类型

a）Zero-Based（基于零） b）Fully Reverse（完全反转） c）Ratio（载荷比率）

（3）Mean Stress Theory应力周期的交替应力幅度计算为周期中应力范围的一半。由应力循环所导致的损坏量不但取决于交替应力，也取决于平均应力。其中，Goodman理论适用于低韧性材料，对压缩平均应力没能做修正，Soderberg理论比Goodman理论更保守，并且在有些情况下可用于脆性材料，Gerber理论能够对韧性材料的拉伸平均应力提供很好的拟合，但它不能正确地预测出压缩平均应力的有害影响。

利用【Fatigue Tool】工具可查看疲劳分析结果，包括以下类型，如图7-9所示。

图7-9 疲劳分析结果

✧ Life（寿命）：等值线显示由于疲劳作用直到失效的循环次数，如果交变应力比S-N曲线中定义的最低交变应力低，则使用该寿命（循环次数）。

✧ Damage（损伤）：设计寿命与可用寿命的比值，设计寿命在详细设置窗口的【Details View】中定义。

✧ Safety Factor（安全系数）：安全系数等值线是关于一个在给定设计寿命下的失效，设计寿命值在详细设置窗口的【Details View】中输入，最大安全系数（SF）值是15。

✧ Biaxiality Indication（双轴指示）：应力双轴等值线有助于确定局部的应力状态，双轴指示（Biaxiality Indication）是较小与较大主应力的比值（对于主应力接近0的被忽略）。因此，单轴应力局部区域比值为0，纯剪切的为−1，双轴的为1。

✧ Equivalent Alternating Stress（等效交变应力）：等值线在模型上绘出了部件的等效交变应力，它是基于所选择应力类型，在考虑了载荷类型和平均应力影响后，用于询问（Query）S-N曲线的应力。

✧ Fatigue Sensitivity（疲劳敏感性）：一个疲劳敏感曲线图显示出部件的寿命、损伤或安全系数在临界区域随载荷的变化而变化，能够输入载荷变化的极限（包括负比率）。