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背景

ASTM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)疲勞的定義：The process of progressive, localized, permanent structural change occurring in a material, subjected to conditions that produce fluctuating stresses and strains at some point or points and that may culminate in cracks or complete fracture after a sufficient number of fluctuations.

1）疲勞是累積發(fā)展的過程；

2）疲勞必須有交變載荷；

3）疲勞發(fā)生在局部位置；

4）疲勞對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性影響；

5）疲勞最終由于裂紋的發(fā)展而導(dǎo)致失效；

02

Fatigue Tool

疲勞分析是很復(fù)雜的問題，存在專業(yè)的工具，比如ANSYS平臺(tái)下有nCode DesignLife。其實(shí)ANSYS Mechanical自身也提供了簡(jiǎn)易的疲勞分析工具-Fatigue Tool，如下圖所示。

本文主要介紹和載荷相關(guān)的兩個(gè)屬性：載荷類型和 平均應(yīng)力修正理論 。

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載荷類型

Fatigue Tool中提供了如下載荷類型。

Fully Reversed。交變載荷為正弦變化，最大值和最小值大小相等方向相反。

Zero Based。交變載荷為正弦變化，最小值為0。

Ratio。交變載荷為正弦變化，最小值與最大值的比值由用戶自定義。

History Data。交變載荷取決于讀取的載荷文件。

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平均應(yīng)力修正理論

Fatigue Tool中提供了如下平均應(yīng)力修正理論。

初次接觸疲勞分析的用戶可能不太理解平均應(yīng)力修正。

以下五張圖表達(dá)的是材料的某壽命下應(yīng)力幅隨交變載荷平均應(yīng)力的變化規(guī)律。縱坐標(biāo)為材料的某壽命下的應(yīng)力幅，橫坐標(biāo)為0表示交變載荷的平均值為0；0位右側(cè)Yeild表示交變載荷的平均應(yīng)力值為材料的屈服強(qiáng)度(拉)，右側(cè)Ultimate表示交變載荷的平均應(yīng)力值為材料的強(qiáng)度極限(拉)；0位左側(cè)也有類似的Yeild(壓)和Ultimate(壓)，只是沒有標(biāo)記.

不修正

Goodman，受壓不修正(截止于強(qiáng)度極限)，受拉按強(qiáng)度極限線性修正

Soderberg，受壓不修正(截止于屈服強(qiáng)度)，受拉按屈服強(qiáng)度線性修正

Gerber，受壓和受拉都按強(qiáng)度極限非線性修正

ASME，受壓不修正(截止于屈服強(qiáng)度)，受拉按屈服強(qiáng)度非線性修正

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總結(jié)

相比專業(yè)的疲勞分析工具，F(xiàn)atigue Tool是非常簡(jiǎn)易的，使用門檻低，并且考慮了對(duì)疲勞性能有主要影響的因素，所以具有很大的實(shí)用價(jià)值。平均應(yīng)力修正理論可能有點(diǎn)費(fèi)解，所以本文對(duì)此作了詳細(xì)說明。