本文為一凹口軸件的多軸疲勞分析，采用對(duì)延性金屬材料比較適用的 BrownMiller 疲勞算法 進(jìn)行壽命計(jì)算。

1  問(wèn)題描述

一凹口軸件（如下圖所示），左端固定，承受的載荷可視為 2 個(gè)工況：

工況 1：等效的 1000 牛*米的彎矩

工況 2：1000 牛*米的扭矩

2  分析過(guò)程

2.1 有限元計(jì)算

利用 Abaqus對(duì)模型進(jìn)行線彈性有限元分析，計(jì)算為 2個(gè)靜力學(xué)分析步，分別對(duì)應(yīng)前述 2 個(gè)工況。

具體計(jì)算文件參看：notched_shaft_elas.inp。

2.2 疲勞計(jì)算

經(jīng) Abaqus 計(jì)算，得到結(jié)果文件 notched_shaft_elas.odb。  

step1 彎曲載荷結(jié)果                                   

step2 扭轉(zhuǎn)載荷結(jié)果

 2.2.1 打開(kāi)有限元分析結(jié)果

從主菜單選擇 File-Clear Data and Settings…，清除之前項(xiàng)目的設(shè)置和數(shù)據(jù)；

從主菜單選擇 File-FEA Solutions-Open  Finite  Element  Model...，選中前面 Abaqus計(jì)算的結(jié)果文件notched_shaft_elas.odb，在彈出的 Pre-Scan File 對(duì)話框里，點(diǎn)擊 Yes 確定預(yù)覽結(jié)果文件。 在接著彈出的 Select Datasets to Read 對(duì)話框里，在 Quick select 區(qū)域下，勾選 Stresses和 Last increment only，然后點(diǎn)擊 Apply to Dataset List 按鈕，確認(rèn)每個(gè) step 的最后一個(gè)增量步被選中： 

點(diǎn)擊 OK 按鈕，讀入模型。在彈出的 Loaded FEA Models Properties 對(duì)話框中，選擇 Stress Units 為 MPa 后，點(diǎn)擊 OK 按鈕，在彈出的 Edit Group List 對(duì)話框中，選擇 No； 

讀入有限元計(jì)算結(jié)果文件后，在軟件的 Current FE Models 窗口中，會(huì)顯示讀入的模型信息的總結(jié)。

2.2.2 載荷定義

在 Fatigue from FEA 窗口，選擇 Loading Settings 選項(xiàng)卡，右鍵點(diǎn)擊 Settings，選擇 Clear all loadings，清除可能遺留的載荷定義，最終載荷的定義如下圖所示：

2.2.3 FOS計(jì)算設(shè)定

選擇 Fatigue from FEA 窗口的 Analysis Settings 選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊 Factor of Strength…按鈕，在 彈出的對(duì)話框里定義 User-defined design life 為 3000。

2.2.4 選擇材料和疲勞算法

設(shè)定材料為SAE-1045，該材料自動(dòng)關(guān)聯(lián)缺省的 BrownMiller 疲勞算法。

2.2.5 執(zhí)行計(jì)算

點(diǎn)擊 Fatigue from FEA 窗口最下面的 Analyse 按鈕，將彈出一個(gè)計(jì)算設(shè)置總結(jié)的對(duì)話框， 點(diǎn)擊上面的 Continue 按鈕即開(kāi)始疲勞計(jì)算。

計(jì)算完成后，會(huì)顯示一個(gè)計(jì)算結(jié)果的簡(jiǎn)單報(bào)告：

2.2.6 后處理

用 Abaqus 打開(kāi) safe 計(jì)算得到的 odb 文件，即可顯示疲勞壽命和安全系數(shù)云圖，取消Average element output at nodes。

由上圖可知，構(gòu)件的疲勞壽命為 10^2.744 約 554.62 次載荷循環(huán)，與疲勞分析報(bào)告中的554.74幾乎相同。

從圖中可以看出，單元編號(hào)微47356的第2個(gè)節(jié)點(diǎn)（編號(hào)為3760）的FOS最低，且為0.6125，最低的FOS值和位置均與疲勞分析報(bào)告中相同。

備注：本文未考慮Coupling約束施加載荷會(huì)影響局部的應(yīng)力求解的準(zhǔn)確性（在后處理時(shí)可以移除載荷施加位置的部分單元后再進(jìn)行分析。）