从零看懂 fe-safe/Rubber：橡胶疲劳分析的全流程
fe-safe/Rubber 橡胶疲劳系列 · 第 1 期
橡胶疲劳？它是什么、为什么橡胶不能照搬金属的做法，以及一次完整分析的七个步骤。
基于 fe-safe 2026 · Endurica 插件 · 适合刚接触橡胶耐久分析的 CAE 工程师
一、橡胶疲劳为什么特殊
隔振器、衬套、密封圈、轮胎……橡胶件几乎都在循环载荷下服役，而“能用多久”往往要等到台架试验才有答案。试验一次耗时耗钱，设计早期又很难反复试错，这正是橡胶疲劳仿真的价值所在。
但橡胶不是金属：它会经历大变形，应力应变曲线高度非线性，还带有 Mullins 效应、应变结晶、温度与时间依赖等行为。因此，不能简单地拿一个线弹性应力结果去套 S-N 曲线。这一期我们先建立整体认识，后续各期再逐项深入。
二、fe-safe/Rubber 是什么
fe-safe/Rubber 是 Endurica LLC（2008 年起开发）橡胶疲劳算法在 fe-safe 环境中的实现：Endurica CL 是命令行版本，而 fe-safe/Rubber 则以插件算法（plug-in algorithm）的形式集成进 fe-safe，让用户直接在熟悉的图形界面里读取有限元结果、定义疲劳载荷、指定材料。
它能带来什么
用橡胶疲劳软件做设计验证
设计周期早期就建立信心 对已较成熟的设计，省去“造了就坏”的试验成本 基于经研究验证的算法辅助设计 理解部件的失效过程 让设计决策真实反映材料行为与使用环境
相比 Endurica CL 的优势
支持并行计算 图形界面更友好 与金属疲劳的工作流程一致 支持多个载荷块（Multiple blocks）
三、能力一览：材料与算法
材料模型层面，它覆盖了高度非线性的应力应变曲线、Mullins 效应、应变结晶、时间依赖、温度依赖、臭氧侵蚀，以及微观裂纹前驱体尺寸。载荷层面，多轴状态用临界平面分析处理，变幅载荷则在每个临界平面方向上做雨流计数。
四、与金属流程的差异
金属疲劳的典型链路是：设计 → 有限元 → 应力结果 → fe-safe → 寿命云图 → 再设计，疲劳载荷在 fe-safe 一侧定义。而橡胶涉及大变形，疲劳载荷必须在有限元（FEA）中就指定好，同时材料信息要同时提供给 FEA 与 fe-safe/Rubber，输出的是“应力/应变”结果。
五、加载 Endurica 插件
从“开始 → 所有程序 → Dassault Systemes → fe-safe”启动软件（菜单路径随版本可能略有不同）。插件通常会自动导入，可通过 Tools → Plug-in Information 确认：在列表中选中 Endurica，记下 Version 与 Build date。
如果没有自动加载，每位用户只需手动加载一次：Tools → Import Plug-in（旧版本中名为 Load Plug-in），选择安装目录中的 fe-safe_Rubber.dll 并点击 Open，再用 Plug-in Information 复核。
六、界面速览
fe-safe/Rubber 沿用 fe-safe 的主界面，几个关键区域如下：
Rubber 专属的设置入口在 Group Algorithm Selection 对话框：选择 Analyse using a plug-in algorithm，点击 Settings 即可修改插件参数。
注意对话框中的 Run TCD 选项在 fe-safe/Rubber 中不可用，保持不勾选即可。
七、七步分析流程
完整流程是：准备带橡胶部件的 FEA → 在 fe-safe 中打开 ODB → 指定材料 → 定义疲劳载荷 → 选择输出 → 运行分析 → 后处理。
准备 FEA 结果
FE 模型中的材料必须与 fe-safe 材料库匹配（超弹性、Mullins 效应）；疲劳载荷要在 FE 模型中完整定义；输出需要等时间间隔写出，变量为应力 S 与名义应变 NE。
在 fe-safe 中打开 FEA 解
在 Current FE Models 中右键选择 Open Finite Element Model，或使用
File → FEA Solutions → Open Finite Element Model。
随后按提示操作：若弹出 Delete Groups，点击 Yes 清除已有分组；预扫描时选 Yes；在 Select Datasets to Read 中勾选 Stresses 与名义应变 NE，点击 Apply to Dataset List 再 OK；最后按提示定义应力、应变单位。
最后请到 Current FE Models 窗口检查：该读的数据集与分组是否都已读入。
指定材料
在 Material Databases 窗口点选材料，再到 Fatigue from FEA 窗口双击对应分组的 Material 单元格，在 Change material? 对话框中点击 Yes。
选择插件算法
双击分组的 Algorithm 单元格，打开 Analyse using a plug-in algorithm，三种算法任选其一：
算法 适用情况 Bulk 仅 3D 单元且应变结果高度准确；只用应变数据集计算寿命（课程标注为不推荐） Bulk with Pressure 3D 单元、应变结果精度未知；同时使用应力与应变数据集 Surface 表面 2D 单元，平面应力条件准确；只用应变数据集 
定义疲劳载荷
切换到 Loading Settings 标签：先右键 Delete history 删除历史定义；再在 Current FE Models 中选出与应力数据集同一时刻的应变数据集；在 Loading Settings 中右键应力数据集选择 Add dataset，调整应力、应变的顺序补全载荷定义。
关键点应力与应变必须成对，并来自同一增量步/同一时刻。例如图中应力数据集 83 与应变数据集 84 都写在增量 43（时间 0.8），它们共同定义第一个块起始时刻的应力应变状态。
选择输出
检查 Output File 的目录与文件名（fe-safe 会复 制源文件，并在文件名后加 Results）；点击 Exports，在 Contours 中选择要写出的云图（如 Life 或 LOG10(Life)）；双击 Algorithm 单元格再点 Settings，可请求插件的文本输出，把值改为 YES 即可。
谨慎插件文本输出对计算时间影响很大，请按需开启。
运行与后处理
点击 Fatigue from FEA 窗口底部的 Analyse，在 FEA Fatigue Analysis Summary 中核对设置后点击 Continue。完成后启动 Abaqus/Viewer，打开结果 ODB，绘制寿命（Life）、Log of Life 或损伤（Damage）云图。
八、要点回顾与下期预告
fe-safe/Rubber 是 Endurica 橡胶疲劳算法的 fe-safe 插件版，兼具图形界面、并行与多块载荷。 橡胶是大变形问题，疲劳载荷须先在 FEA 中完整定义，并等间隔输出 S 与 NE。 FE 模型中的材料行为（超弹性、Mullins）要与 fe-safe 材料库对应。 算法选择看单元类型：3D 用 Bulk 系列，2D 表面用 Surface。 载荷块中应力、应变必须成对且同时刻。
下一期我们将进入FEA 结果准备：如何在 Abaqus 中设置材料、载荷与输出请求，才能让后续的疲劳分析顺利跑通。
