肃清全网疲劳分析讹传一：首惩应力集中之失察

针对强度评估，应力集中是否需要考虑。

对于静强度，不一定。如果是延性材料，可以不考虑；如果是脆性材料，则必须考虑。

对应疲劳强度，则一定要考虑，无论是延性材料或脆性材料。

能考虑应力集中是好事情。但很多人通过理论应力集中系数来考察应力集中对疲劳的影响。这是错误的，或者说，这往往过于保守。

     

     

基于ANSYS平台，有两种疲劳分析工具。

第一，Mechanical自带的Fatigue Tool，简单易用，但用好了能解决一些问题。

第二，专业疲劳工具nCode，复杂专业，但用好了更能解决很多问题。

某案例，使用Fatigue Tool计算疲劳损伤，结果如下：

     

同一个案例，使用nCode计算疲劳损伤，结果如下：

     

两个不同工具，计算的结果几乎一样。换言之，只要用对，两个工具都能满足需求。

但事实上，这个结果是错的。因为这里：通过理论应力集中系数来考察应力集中对疲劳的影响。

我们几乎无法用Fatigue Tool来做到这一点。我用几乎来形容是表示，如果你懂的核心所在，你也可以勉强实现，但已经失去本来面目。

但我们可以用nCode来实现，nCode不愧是专业工具。当我们用开启应力梯度选项，采用疲劳缺口系数来考察应力集中对疲劳的影响，结果如下：

     

    损伤为原来的六分之一，即寿命为原来的六倍。不知道读者觉得600%的误差是否需要重视？

本文的阶梯钢轴，左端直径为24mm，右端直径为20mm，倒圆角半径为2mm。

根据机械设计手册：

     

如果按照手册的建议值，损伤为0.007。

     

以0.007为参考，nCode计算的0.005，误差为28%。误差从600%降为28%，你觉得哪个更合适？

另外，补充一句，28%的疲劳误差只对应2.5%的应力误差。可以说是高精度了。