在之前的文章中我們介紹了與結構力學分析（從線性分析開始和世界是非線性的）相關的3DE平臺仿真角色，這些角色都使用Abaqus求解器并具備非常強大的仿真功能。除了這些結構力學功能外，在常規(guī)制造業(yè)研發(fā)流程中，還有一項同樣常見的分析類型，即結構的疲勞壽命分析。

疲勞是指結構的某個點或某些點受到擾動應力的過程， 經(jīng)過足夠多的周期性擾動后，材料形成裂紋或完全破裂并發(fā)生局部永久性結構變化。疲勞破壞過程可以分為三個階段：裂紋萌生、裂紋擴展和斷裂。當應力強度超過材料斷裂韌度時，破壞會在一瞬間發(fā)生。

構件的疲勞是個復雜的過程，受多種因素的影響，要精確地預估構件的疲勞壽命，需要選擇合適的模型，這就需要宏觀力學方面的研究，包括疲勞裂紋發(fā)生、擴展直至破壞的機理，還需要微觀力學方面的研究包括位錯理論等。此外，還涉及到金屬材料科學、材料力學、振動力學、疲勞理論、斷裂力學和計算方法多門學科。只有更深刻地認識了疲勞破壞的機理，將宏觀和微觀研究結合起來，才能更精確地預測壽命。

在3DEXPERIENCE平臺中，工程師可以使用以下角色中的疲勞分析模塊去更快更精確地預估出構件的疲勞壽命：

01 Durability Performance Engineer疲勞性能工程師（以下簡稱FGP）
02 Durability and Mechanics Engineer疲勞與力學工程師（以下簡稱FGM）

由于FGP與FGM在疲勞分析的功能上基本類似，只是兩者在結構分析的功能上有區(qū)別（FGP使用隱式求解器，F(xiàn)GM使用隱式+顯式求解器），所以本期的疲勞分析方面的介紹以FGM為主，F(xiàn)GP/FGM使用FE-safe求解器。

Durability and Mechanics Engineer 疲勞與力學工程師（FGM）使設計工程師能夠在設計過程中對任何類型的產(chǎn)品進行強度和耐久性方案的結構完整性評估，并直觀地指導設計決策。它提供了強大而直觀的工具，在市場領導者Abaqus技術的支持下，進行復雜的多步驟結構模擬，以及疲勞模擬，以預測準確的疲勞壽命。FGM支持以下類型的模擬：

● 線性靜態(tài)
● 模態(tài)分析
● 屈曲分析
● 熱-力耦合分析
● 諧波響應
● 模態(tài)動態(tài)分析
● 高級網(wǎng)格/高級單元
● 多分析步
● 非線性靜態(tài)
● 隱式動態(tài)分析步
● 通用接觸
● 疲勞分析

在3DE平臺中使用FGM進行疲勞分析時，基本的輸入輸出及過程如下：

● 輸入
○ 幾何模型
○ 信號（如果需要疲勞加載）
● 流程（需要創(chuàng)建的算例及使用的APP）
○ 結構分析案例（SFO/SSU中創(chuàng)建力學分析算例）
○ 耐久性分析案例（FGP/FGM中創(chuàng)建疲勞算例）
○ 物理結果瀏覽器（查看結果）
● 輸出
○ 場輸出:疲勞壽命、FRF等

另外，結構所受到的應力狀態(tài)對疲勞壽命有非常大的影響，所以FGM中提供了很多包含復雜的疲勞載荷定義，以應對不同的工況：

● 恒幅載荷

● 變幅載荷
● 多載荷工況疊加
● 預載荷（初始應力狀態(tài)）
● 考慮幾何和/或接觸非線性的載荷
● 考慮金屬塑性的載荷
● 多次重復事件的載荷
● 事件疊加
● 溫度值

FGM中可用的疲勞算法類型包括：

● 有限壽命
○ 包含基于多軸應變和基于應力的算法
○ 必須選擇平均應力修正，選擇何種應力修正方法依據(jù)所用算法而定
● 無限壽命
○ 用于無限壽命的疲勞儲備因子（FRF）計算

若算法啟用，則會使用臨界平面（CP）：

● 識別材料中最易發(fā)生疲勞損傷的平面
● 考慮非比例或多軸載荷情況

關于更詳細的各種疲勞算法的使用場景和計算原理，可以參考軟件幫助文檔。總之，使用FE-safe求解器的FGP/FGM角色可以幫助工程師快速評估結構的疲勞壽命薄弱點，并對其進行優(yōu)化和改進。