李妮妮，袁文强，吴袁生，王秋敏

(广州机械科学研究院有限公司，广东广州 510700)

0 引言

按照静强度和刚度准则设计的零件，在小于其强度的载荷往复作用下也会突然地断裂。从19世纪中期开始，人们才逐渐认识这一现象，发展至今，对其机制也并未完全掌握。大多数机械结构和零部件都在循环载荷下工作，往复循环的载荷会使满足刚度强度的零件逐渐产生裂纹直至突然断裂，即为机械疲劳现象。机械疲劳是机械结构和零部件的主要破坏形式，据统计有50%～90%的机械失效都源于疲劳破坏[1]。疲劳寿命分析就是通过分析机械构件在其工作周期内的载荷、应力、结构、材料特性和扩展机制等来确定设计中存在的问题并估算产品工作寿命的过程。

对零件的疲劳寿命研究主要有两种方法：一种方法是疲劳耐久台架试验，模拟使用工况对零件样品施加载荷，统计零件的疲劳寿命、破坏形式和破坏位置等信息；另一种是计算分析的方法，采用有限元软件，结合零件的载荷、材料特性、结构和表面质量等因素，分析零件的疲劳寿命和失效位置。

疲劳试验结果准确但是耗时长、成本高。相比而言仿真分析则简单许多，但是由于零件疲劳涉及的影响因素众多，仿真分析往往很难合理设置各个影响因素的大小，一旦将各个影响因素设置正确后，仿真分析可以很方便地得出分析结果，进而对零件做出优化，进行部分结构改进后依然能采用仿真结果。……