材料在循環應力和應變作用下，在一處或幾處逐漸產生局部永久性累積損傷，經一定循環次數產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程稱為疲勞。在上期內容中我們了解到疲勞又可以分為高周疲勞、低周疲勞（和亞臨界疲勞），本期我們將為大家解答SOLIDWORKS Simulation在疲勞分析中的相關問題！讓我們一起來了解一下吧！
在疲勞分析中如果不知道材料的S-N曲線，在軟件中有什么近似的辦法？
軟件提供了一些近似方法幫助用戶創建S-N曲線：
? 基于ASME奧氏體鋼曲線
? 基于ASME炭鋼曲線
這些方法可以根據材料屬性近似的生成S-N曲線，幫助用戶進行疲勞分析。使用這些方法創建的S-N曲線是通過將參考S-N曲線的每個應力值除以參考ASME材料的彈性模量，然后乘以當前材料的彈性模量來派生的，相關的循環數保持不變。
在疲勞分析中，有哪些平均應力修正？應該怎樣選擇？
在疲勞分析中，我們需要輸入材料的S-N曲線。通過實驗得到的S-N曲線通常都是材料在對稱循環應力（R=-1）作用時的S-N曲線，稱為基本疲勞性能曲線。
但在實際工程中，很多時候零件承受的并非為對稱循環應力，此時就需要根據平均應力進行應力修正。
對稱循環應力（R=-1）情況下，平均應力為0；在平均應力不為0時，SOLIDWORKS Simulation提供了以下三種平均應力修正方法：
? Goodman方法，通常適用于脆性材料
? Gerber方法：通常適用于延性材料
? Soderberg方法：最保守
三種平均應力修正方法曲線如下圖：
注意：SOLIDWORKS Simulation始終使用Von Mises應力來計算平均應力。
如何進行變幅疲勞分析？什么是雨流計數法？
在進行疲勞壽命分析時，存在等幅載荷和變幅載荷兩種情況。
等幅載荷：這種情況下假設零部件在恒定的幅度、恒定的平均應力載荷周期下工作。通過使用S-N曲線，設計人員可以快速計算導致零部件發生失效的此類周期數量。
而對于零部件需要在多種載荷下工作的情況，則可采用 Miner 規則來計算每種載荷情況的損壞結果，并將所有這些損壞結果合并起來獲得一個總體的破壞值。其結果稱為“損壞因子”，是一個失效分數值。零部件在 D = 1.0 時發生失效，因此，如果 D =0.35，該零部件的壽命已經消耗了 35%。這一理論還認為由應力周期導致的損壞與損壞在載荷歷史的哪個位置發生無關，并且損壞積累速度與應力水平無關。
在真實的環境條件下，多數零部件承載的載荷歷史是不斷變化的，幅度和平均應力都是如此。因此，更為通用和現實的方法需要考慮變幅載荷，在這種情況下，應力盡管隨著時間循環反復，但其幅度是變化的，這就有可能將應力分解成載荷“塊”。
在處理這種類型的載荷時，工程師使用一種稱為“雨流法計數”的技術。
在通過 SN 方法研究疲勞方面，FEA 提供了一些非常優秀的工具，這是因為輸入由線彈性應力場組成，并且 FEA 能夠處理多種載荷情況交互作用的可能情形。如果要計算最壞情況的載荷環境（這是一種典型方法），系統可以提供大量不同的疲勞計算結果，包括壽命周期圖、破壞圖以及安全系數圖。此外，FEA 可以提供較小主要交替應力除以較大主要交替應力的比率的圖解（稱為雙軸性指示圖），以及雨流矩陣圖。后者是一個 3D 直方圖，其中的 X 和 Y 軸代表交替應力和平均應力，Z 軸代表每個箱所計的周期數。
雨流計數法：
采用圖形表示變幅載荷并提取載荷歷史的峰值和谷值，這樣就能夠確定應力范圍及其相關聯的平均應力。該圖形可以顯示最初“被雨水注滿”的載荷歷史。
應力范圍及其相關聯的平均應力由圖形中顯示的載荷歷史確定。在載荷歷史圖形中，載荷歷史“被雨水注滿”。在確定應力范圍和平均應力后，“雨水”會從最低點排走。然后可繼續確定其余被截留的每部分“雨水”的應力范圍和平均值。根據所得到的結果，可以應用 Miner 規則，計算疲勞壽命。
什么是疲勞強度縮減因子
除了材料特性和載荷特性以外，在實際工程中，還會有其他因素影響零件的疲勞壽命，例如：
? 零件方面：應力集中系數、尺寸系數、表面加工系數、表面強化處理系數等
? 工作條件：工作環境、載荷特性
? 材料方面：材料特性
結合以上因素，綜合考慮各條件對零件疲勞壽命影響得到的就是疲勞強度縮減因子。
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