疲劳极限 — CAE用语解释

疲劳极限（Fatigue Limit）是S-N曲线收敛的下限应力幅，低于该应力幅的理论上无限循环也不会破坏。钢铁材料在10^7～10^8循环附近显示明确的疲劳极限（S-N曲线变为水平），但铝、钛和复合材料的疲劳极限不明确，低应力下也会逐渐积累损伤。设计中根据安全系数和疲劳极限评估"疲劳安全系数 = 疲劳极限 / 最大应力幅"。FEM分析中的标准做法是计算最大主应力或von Mises应力的幅值，然后绘制这个安全系数分布图。

表面状态的影响非常大。将从光滑试样得到的疲劳极限应用到实际零件时需要修正系数。Morrow、Heywood、Juvinall等人整理的修正系数包括：表面粗糙度系数ka（车削、铣削加工中为0.6～0.9）、尺寸系数kb（零件越大越接近1以下）、荷载系数kc（弯曲、扭转、轴向荷载各不相同）。在焊接接头中，焊接端部的应力集中和残余拉应力会大幅降低疲劳极限，钢板焊接部的疲劳极限可能只有母材的1/3～1/2。在FEM分析中，应正确的对焊接模型应用应力集中系数，或者使用"热点应力法"进行评估。