汽车耐久疲劳：软件仿真分析(一)

疲劳
你知道么？汽车像人一样是有寿命的，汽车的寿命我们通常叫疲劳耐久寿命 。
有一点不同的是汽车零件疲劳寿命到期限了，可以更换零件，还可以使用，不会死亡。而人的某个器官坏了，可能就到寿命了，不能继续存活了。

那么有一个问题如何评价汽车零件的寿命呢？
评价汽车的寿命总体来说按照时间维度分为三个阶段：第一个阶段是零件没有的时候，使用虚拟的几何零件进行虚拟评估；第二个阶段是有了实际零件，单个零件或组装起来使用试验的手段进行考量；第三个阶段汽车到客户端，客户实际使用进行的寿命评估。

这里面涉及的疲劳理论需要粗略展开。
疲劳理论考量主要包括两个方面，一是应变寿命评估 ，专业上叫EN曲线评估 ，二是应力寿命评估 ，专业上叫SN曲线评估 。
先聊一聊SN曲线评估寿命。
SN曲线评估寿命（高周疲劳为主）我们以金属为例，一般情况下我们需要做式样疲劳试验 得到SN曲线。
式样有板条状的和圆棒两种，有国家标准来规定具体尺寸和表面要求，一般情况下，做7个应力水平的数据即可，每个应力水平取5个式样，准备35根式样使用疲劳试验机做试验。
做实验之前需要确定应力水平和应力比，应力水平尽量结合材料单向拉伸性能进行均匀确定，而应力比可以选取合适的应力比，最好能结合零件实际受力状态进行确定。每个应力水平的式样可以采取拉拉试验，两个拉的应力之比可以为0.1，也可以是仅有拉试验，应力比为0，也可以为拉压试验应力比为-1。
确定好应力比后在试验机上设置好进行疲劳试验，7个应力水平上的五个式样分别记录式样失效对应的次数，得到35组应力与次数的数据，然后剔除异常数据，对筛选后的数据的拟合，得到SN曲线。
有了SN曲线就可以根据零件所受的应力进行寿命评估了。

EN曲线评估寿命（低周疲劳为主）我们仍以金属为例，做试验流程与SN曲线基本一致，但需要控制的是应变水平，一般情况下应变比为-1。得到疲劳的8个属性，即杨氏模量 （E），抗拉强度（UTS）,疲劳强度系数 （Sf'）,疲劳强度指数（b），疲劳延性指数（c）,疲劳延性系数 （Ef'）,循环应变硬化指数（n），循环强度系数（K'）,以上是nCode中的符号。使用这条曲线就可以评估零件在有永久变形工况条件的寿命了。

以上是评估耐久的基本材料性能数据。具体怎么使用请听下回分解。

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