高周期疲劳 — CAE术语解说

应力保持在材料弹性范围内的重复荷载引发的疲劳，通常指10^4次及以上的重复次数。评估采用S-N曲线（应力振幅 vs 断裂重复次数）。旋转轴等典型情况是每转一圈为1个周期，3000转/分的转速下1小时可达18万周期。正是高周期疲劳的领域。

低周期疲劳以塑性应变为主导，用ε-N曲线评估。比如发动机启动-停止时的大热应力周期就是典型。高周期疲劳由弹性域应力主导，采用应力基准；低周期疲劳涉及塑性区，采用应变基准，这是两者的根本区别。

应力集中部位的网格密度是关键。圆角或缺口底部的最大应力若捕捉不准，输入到S-N曲线的应力值本身就会有误。此外还要进行平均应力修正（Goodman线图或Soderberg线图）。拉伸平均应力存在时疲劳极限会降低。

钢的S-N曲线在10^7次处变平，存在明确的疲劳极限。但铝合金的曲线一直向下延伸，严格来说不存在疲劳极限。所以铝制零件通常采用10^8或10^9次循环时的强度作为"疲劳强度"来设计。

这4个是配套学习的关键。

先从轴的圆角部位正确算出应力集中系数开始。这决定了送入S-N曲线的输入值的精度。