多轴疲劳评估方法

疲劳破坏有两种形式，一种为受拉疲劳裂纹破坏，另一种为受剪疲劳裂纹破坏。结构中的疲劳破坏形式往往和材料、应力状态、环境、应变幅值相关。多轴疲劳评估一般采用临界平面法，一种疲劳评估参数也只能考虑一种破坏形式，迄今为止还没有评估参数能同时考虑上述两种破坏形式且与试验结果吻合良好。基于此，在对结构进行疲劳分析时，有必要采用多种疲劳评估参数，并取其中最危险的结果。OptiStruct提供了基于受拉裂纹破坏和受剪裂纹破坏的疲劳评估参数，对同一个模型可同时采用多个疲劳评估参数进行评估。

(1) Smith-Watson-Topper 模型

Smih-Watson-Topper(SWT)模型为张开型裂纹评估方法。在高强度钢及304不锈钢中，裂纹在剪切应力作用下萌生，但是大部分的疲劳寿命消耗在与最大主应力垂直的裂纹扩展上，应变幅值及最大应力控制着疲劳寿命。该方法适用于单轴加载、比例加载、非比例加载。SIT多轴疲劳评估方法同单轴评估方法：

唯一不同的是，应变幅值和应力幅值为临界平面上的值。

（2）Fatemi-Socie 模型

Falemi-Socie(FS)模型为剪切裂纹评估方法。在剪切裂纹中，由于裂纹表面的不规则性，在裂纹闭合时裂纹表面存在摩擦力，该摩擦力阻止了疲劳裂纹扩展。为了研究法向力对剪切疲劳裂纹的影响，通过拉扭试验，在保证剪切应变幅值相同的情况下，采用不同的拉力，试验结果表明，较大的拉力导致了较快的裂纹扩展及较低的疲劳寿命。综合考虑这些试验现象，得到FS疲劳评估模型：

式中，",为剪切疲劳强度系数;Y;为剪切疲劳延性系数;b为剪切疲劳强度指数;c,为剪切疲劳延性指数;k为 FS模型常数;y为临界面剪切应变范围;。.…为临界面法向最大应力;σ,为屈服

应力。

低周疲劳分析文些参数可在OptiStruct的MATEAT卡片上设置，K通过Fspmm 定义，G,为应变为0.002时的力，“通过办定义，v通过西定义，b,通过定义，。通过“定义。

（3）Brown-Miller模型

Brown-Miler(BM)模型为剪切裂纹评估方法。Bomn及 Mimer观察到剪应变幅值及正应变幅值公同时影响疲劳寿命、认为疲劳寿命评估需要同时考虑这两个因素，因而提出了BM评传愿型Ay-+S,=A℃(2N)"+Be(2N)A=1.3 +0.7S

(23-266)B=1.5 +0.5S式中、47.为最大剪应变范围;A8,为相应最大剪应变平面上的正应变范围;$为正应变影响系(23-26c)数，该值可通过 MATFAT卡片上的 BMParm 字段设置，其他参数同 EN 曲线表达式,

（4）Morrow模型

Morow 模型同单轴疲劳评估方法，它考虑了平均应力的影响。平均应力在低塑性应变时影响显著,在高塑性应变时影响不明显，与单轴疲劳不同的是，应变幅值为临界面上的幅值。模型表法式为

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