低周期疲劳 — CAE术语解说

低周期疲劳（LCF）是指在相对较少的循环次数（数百至数万次）内发生破坏的疲劳现象。每个循环伴随塑性变形是其特征，通过应变控制疲劳试验评估。高周期疲劳（HCF）是指在弹性区域内10⁵～10⁷次以上循环的破坏。

比如涡轮叶片的启动停止循环（热应力导致进入塑性区），原子力管道的热瞬态现象（由急剧的温度变化引起重复塑性应变），压力机模具的重复成形荷载等。虽然循环次数较少，但每次循环的损伤都很大。

通过弹塑性有限元法（FEM）获得应力-应变履历，然后使用ε-N曲线（应变-寿命曲线）或Coffin-Manson公式Δε_p/2=ε_f'(2N_f)^c来估算寿命。使用Manson万能斜率法的话，只用拉伸试验数据就能大致估算。

可以用Neuber公式σε=σ_e²/E从弹性分析结果估算局部的弹塑性应变，但精度会降低。特别是在复杂的多轴应力状态下，没有弹塑性FEM的话很难获得可靠的评估。

涡轮盘的寿命管理是LCF的代表性应用。这与航空发动机的安全直接相关的领域哦。