基于有限元的疲劳分析方法理论研究

邹建胜

【摘 要】本文通过对传统的应力严重系数法（SSF法）和疲劳额定系数法（DFR法）进行研究，借助理论分析，将数值模拟分析得到的局部应力与DFR法中的远场应力等效，并最终形成了一套可用于疲劳分析的基于有限元的DFR修正方法。

【关键词】应力严重系数法；疲劳额定系数法；疲劳；有限元

中圖分类号： TU662 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）09-0126-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.058

Theoretical Research on Fatigue Methods Based on FEM

ZOU Jian-sheng

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China）

【Abstract】The paper has a detail research on the typical fatigue methods of stress severity factor method（SSF） and detail fatigue rating method（DFR），with the help of theoretical analysis，make the local stress acquired from FEM equivalent to the far field stress applied for DFR，and finally develop a modified DFR approach for fatigue analysis.

【Key words】SSF；DFR；Fatigue；FEM

0 前言

金属结构的抗疲劳设计方法有很多种，包括传统名义应力法、应力严重系数法及疲劳额定系数法（DFR法）等，其中DFR法被广泛应用于民机结构件分析，其主要针对民机结构典型连接形式，而实际制造过程中出现的制造偏离，会对DFR法所描述的典型连接形式的DFR估计值产生影响，如疲劳细节危险部位的堵孔修理等。一般传统的做法是进行试验研究，得出不同制造偏离对结构DFR值影响的修正系数，但是实际研究过程，制造偏离种类繁多，若通过完整的试验研究获取DFR修正结论，试验费用较高。因此非常有必要开展理论研究，先期预测试验趋势，降低试验成本。

目前，国内对于民机DFR法的理论及试验研究较多，但是结合数值仿真结论进行研究的相对较少。本文借助应力严重系数法和疲劳额定系数法的理论推导，研究基于有限元的疲劳工程分析方法。

1 DFR法和SSF法的定义

1.1 DFR法定义

疲劳额定系数法DFR法的定义为

（1）疲劳寿命服从双参数Weibull分布；

（2）N=104～106范围内，当平均应力为常数的时候S-N曲线在双对数坐标中为直线；

（3）指定N值对应的等寿命曲线为直线，即有