疲劳试验的分析方法

由于绝大多数机械零件都工作在循环变化的载荷下,导致疲劳破坏成为机械零件的主要破坏形式。一般而言, 零件发生疲劳破坏时, 应力水平往往远小于材料本身的屈服应力和强度极限。
根据不同的疲劳破坏形式, 有着不同的疲劳分析方法。工程中常用的疲劳分析方法有三种: 名义应力法、局部应力应变法和损伤容限法。其中名义应力法适用于高周疲劳; 局部应力应变法适用于低周疲劳; 而损伤容限法则是随着断裂力学的应用和发展, 将断裂力学中临界裂纹长度和裂纹扩展速度综合考虑而形成的一种疲劳分析方法。
（1）名义应力法  主要用于对弹性变形居主导地位的高周疲劳寿命进行计算。由于名义应力法没有考虑危险部位局部塑性变形和不同载荷顺序对疲劳寿命的影响, 因而无法适用与塑性变形居主导地位的低周疲劳情况。
（2）局部应力应变法  主要用于对塑性变形居主导地位的低周疲劳寿命进行计算。但是局部应力应变法在对弹性变形为主的疲劳失效进行寿命计算时, 往往会有很大误差。
（3）损伤容限法  以断裂力学为基础, 采用损伤容限法进行疲劳寿命计算时, 首先根据材料的断裂韧度确定材料的临界裂纹长度；而后通过无损检测等方法确定零件中裂纹的初始长度。再根据裂纹扩展速度公式确定载荷谱中各级载荷造成的裂纹扩展速度确定在载荷作用下零件的疲劳寿命。
目前，有限元法应用于疲劳分析越来越广泛。一般而言, 使用有限元法对零件进行塑性计算的时间要远大于只进行弹性计算所需要的时间。但是零件在使用期限内, 其疲劳载荷系列中往往只有很小一部分使材料进入了塑性区；绝大部分的载荷序列都只使材料发生弹性变形, 而弹性有限分析的速度使很快的。
所以, 可以使用有限元法来完成局部应力应变法要求的结构弹塑性分析。对于损伤容限法而言, 有限元主要用于确定裂纹的应力, 可以通过将裂纹附件网格进行加密的方法得到较为的裂纹应力分布。