疲劳寿命 — CAE术语解说

疲劳寿命Nf是材料在重复荷载作用下破坏前的循环次数，其与应力振幅Sa的关系用S-N曲线(韦勒曲线)表示。高周疲劳(HCF，Nf > 10^5)采用应力振幅基础的S方法，低周疲劳(LCF，Nf < 10^4)因塑性应变较大而采用应变振幅基础的E-N方法(Coffin-Manson准则)。从FEM分析得到的应力振幅代入材料试验数据的S-N曲线，推估Nf是基本步骤，对航空发动机叶片和车轴等承受重复荷载的零件的设计寿命管理至关重要。

疲劳裂纹的萌生和扩展分别评估。萌生(裂纹核生成)用S-N曲线基础的累积损伤法评估，用于预测「裂纹在何处产生」——应力集中系数Kt较高的位置(凹口、焊接根部、螺栓孔)是风险区。另一方面，萌生裂纹的扩展速度用Paris准则 da/dN = C*(deltaK)^m 表示，通过FEM(VCCT或X-FEM)追踪应力强度因子范围deltaK，评估「在多少个循环后达到穿透破裂」的是疲劳裂纹扩展分析。在航空器损伤容限设计中，这两者的组合评估「剩余强度评估」是强制要求。