1、介绍

    金属结构和零件的疲劳是工业中的一个重要课题。疲劳造成了历史上80％的灾难性失效。即使在今天，对于工程师来说，疲劳分析仍然是一个重要且具有挑战性的问题，特别是那些设计飞机，铁路车辆，汽车，钢桥，压力容器和起重机等结构的人。

    从971 R6版本开始，LS-DYNA提供了一系列频域疲劳求解器，它们包括随机振动疲劳（*FREQUENCY_DOMAIN_RANDOM_VIBRATION_FATIGUE）和SSD（稳态动力学）疲劳（*FREQUENCY_DOMAIN_SSD_FATIGUE）。它们已成功用于某些工业问题。

    有时用户需要在时域中进行疲劳分析。例如，由于循环热负荷，他们可能需要研究枪管的生命周期。另一个例子是飞机涡轮叶片的疲劳，其由合金制成并且承受高温和高气压的组合负载。在这些情况下，结构承受高载荷，并且可以观察到材料塑性变形。因此，使用低周疲劳标准并解决时域问题是合适的。为了解决这些问题，LS-DYNA也开发了时域疲劳求解器。引入了新的关键字*FATIGUE来运行时域疲劳计算。该关键字为用户提供了在LS-DYNA中进行瞬态分析后进行疲劳和耐久性分析的机会。瞬态分析为疲劳分析提供应力或应变循环，可以是线性的或非线性的，可以使用各种材料模型（弹性，塑性......），以及各种不同的负载条件（热，机械，...）。

    频域和时域中的疲劳分析结果在二进制数据库D3FTG中提供。LS-PrePost可以很容易地读入这个数据库。

    本文提供了一些实例来演示LS-DYNA的疲劳分析能力，并展示了如何将这些频域或时域疲劳求解器用于解决不同的问题。本文中提到的一些例子已在之前的文章或报告中介绍过。

2、疲劳分析的后处理及数据库

    疲劳分析结果保存在二进制数据库D3FTG中，关键字*DATABASE_FREQUENCY_BINARY_D3FTG用于激活D3FTG数据库的输出。目前，即使是时域疲劳分析，也会使用此关键字。LS-PrePost可以轻松访问D3FTG。D3FTG的典型GUI如图1所示。对于随机振动疲劳分析，D3FTG提供以下结果：

    1.Cumulative damage ratio（累积损伤率）

    2.Expected fatigue life（预期的疲劳寿命）

    3.Zero-crossing frequency with positive slope（具有正斜率的过零频率）

    4.Peak-crossing frequency（过峰频率）

    5.Irregularity factor（不规则因子）

    6.Expected fatigue cycles（预期的疲劳周期）

图1 LS-PrePost中疲劳分析结果的GUI

    对于基于*FREQUENCY_DOMAIN_SSD的疲劳分析和时域疲劳分析，D3FTG中仅提供cumulative damage ratio（累积损伤率）。其他其他结果均为零。

    关于疲劳分析结果的后处理的更多细节可以在中找到。