疲労解析 — CAE用語解説

FEMで得られるのは「ある荷重条件での応力・ひずみ分布」で、疲労寿命の計算にはさらに材料の疲労データ（S-N曲線）と荷重繰り返しパターンの組み合わせが必要だ。疲労解析ソフト（fe-safe、nCode DesignLife）はFEMの応力テンソル時刻歴を入力として受け取り、①レインフロー計数法で応力振幅と平均応力のサイクルを集計する→②Goodman・Gerber補正で平均応力の影響を補正する→③Miner線形累積損傷則で各サイクルの損傷を積算して疲労寿命を計算する、という一連のポストプロセスを実行する。この連携がなければ「どこが何サイクルで壊れるか」という問いに答えられないんだ。

路面入力は「荷重時刻歴」として計測または計算で得る。実車計測なら加速度センサーや荷重セルで路面インプット（プルービンググラウンドの各路面：ベルギーペーブ、コブル、高速道路）を記録して、それをFEMの境界条件に入力する。その後スペクトル疲労解析（PSD入力→周波数応答解析→応力PSD→疲労損傷の統計的評価）または直接時刻歴解析のどちらかで累積損傷を計算する。nCode DesignLifeのRainflow Cycleカウントは数百万サイクルの複合路面入力を数分で処理できるから、開発初期の設計変更反復に非常に有効だよ。