疲劳模块

基于应力和应变的模型

在处理多轴情况下的疲劳分析时，主流的疲劳准则均采用临界面法来计算疲劳。这种方法需要确定一些应力或应变表达式在其中取得最大值的平面，不同的疲劳模型使用不同的应力或应变表达式，而“疲劳模块”同时包含基于应力和应变的模型，以满足不同的需求。

在高周疲劳状态下，可以忽略塑性应变，此时可以使用基于应力的模型（Findley、正应力、Matake 或 Dang Van）计算疲劳使用因子与疲劳极限之间的关系。

而在不能忽略塑性应变的情况下，可以使用基于应变的模型，通过应变表达式或结合了应力和应变的表达式来计算疲劳失效的循环次数。Smith-Watson-Topper（SWT）、Fatemi-Socie 和 Wang-Brown 模型通常适用于低周疲劳情况。

累积损伤模型

在载荷循环不恒定的情况下，需要使用完整的应力历史而不是单一的恒定应力循环来描述载荷。累积损伤 功能可以用来评估承受可变或“随机”载荷的结构的疲劳性能，并使用雨流计数法对相应的应力进行分类。一旦获得应力分布信息，就可以使用 Palmgren-Miner 线性损伤规则通过 S-N 曲线计算累积损伤。计算结果包括以下内容：利用率因子，可以反映载荷循环与疲劳极限的接近程度；计数的应力循环，可以显示外加载荷的应力水平分布；以及相对利用率因子，可以显示每个应力水平对整体疲劳使用因子的贡献。通过矩阵直方图，您可以直观地将计数的应力循环和相对疲劳使用因子进行可视化。

振动疲劳

当结构经受振动时，会引起疲劳现象。振动可以大致分为确定性或随机过程，“疲劳模块”提供了相应的疲劳评估特征。

谐波振动疲劳分析以频域扫描结果为基础；其中，用户可以指定频率历史记录，包括在每个频率上消耗的时间或频率随时间的变化率等。计算结果通过一个使用因子来表示，可以反映在频率扫描周期内消耗的疲劳寿命。

随机振动疲劳分析基于随机振动分析的结果，其中载荷由功率谱密度（PSD）表示。在疲劳 接口提供了随机振动 功能，可以用来定义任何线性应力测量，并提供多个不同的结果（来自 PSD 响应），以评估结构的疲劳失效风险。

应力寿命和应变寿命模型

“疲劳模块”中的应力寿命和应变寿命模型提供了一系列方法，可通过疲劳曲线来确定应力或应变幅值与疲劳寿命之间的关系。这些模型适用于比例加载情况，例如，当单个负载在两个值之间振荡时特别有效。模块中包含 S-N 曲线、Basquin 和近似 S-N 曲线 应力寿命模型，用于模拟高周疲劳；并提供 E-N 曲线、Coffin-Manson 和组合 Basquin 和 Coffin-Manson 应变寿命模型，用于模拟低疲劳状态。

基于能量的模型

“疲劳模块”包含两个基于能量的模型：Morrow 和 Darveaux，用于将应力和应变的影响转化为能量，在载荷循环中进行释放或耗散。

这些模型主要适用于涉及非线性材料的低周疲劳状态的应用。由于能量可以用不同的方式进行计算，因此这些模型可用于按比例加载和不按比例加载的应用。

基于能量的模型与耗散能有关。能量耗散是指能量在材料中被消耗而无法恢复的现象，这种特性由非弹性材料表现出来。您可以将“疲劳模块”与非线性结构材料模块或岩土力学模块耦合使用，以模拟这种特性。

通过多物理场扩展疲劳分析

由温度变化引起的材料膨胀或收缩会造成应力集中和应变积累，进而导致材料失效，您可以使用多种疲劳模型来评估热疲劳失效。对于非线性材料，疲劳分析中包括 Coffin-Manson 模型和基于能量的 Morrow 与 Darveaux 关系，除了可以使用非弹性应变或耗散能的相关选项以外，还可以根据需要修改疲劳评估模型，以便在计算疲劳时评估应变或能量表达式。

在快速线弹性仿真中，可以基于 Neuber 规则和 Hoffmann-Seeger 方法来近似计算塑性的影响。通过将“疲劳模块”与非线性结构材料模块结合使用，还可以考虑完整的弹塑性疲劳周期。

不仅如此，“疲劳模块”分别与多体动力学模块和转子动力学模块耦合时，还可以计算多体系统和实心转子的疲劳风险。