应力选择在疲劳分析中的重要性：Fatigue Tool vs nCode

01背景

在疲劳分析中，对于应力-寿命分析方法，需要选择结构的应力结果和材料的SN曲线对比，计算出结构各位置的疲劳损伤和疲劳寿命等结果。结构分析的应力结果有很多类型，如下图所示，选择不同的应力，疲劳分析结果也会有所不同。

02导读

本文主要介绍Fatigue Tool和nCode在应力结果选择上的区别和联系。

03Fatigue Tool-11种应力

Fatigue Tool提供了11种应力结果可以用于疲劳计算：3个法向应力；3个切向应力；2个等效应力；1个最大切应力；2个最大主应力。

04nCode-7种应力

nCode提供了7种应力结果可以用于疲劳计算：0个法向应力；0个切向应力；2个等效应力；2个最大切应力；2个最大主应力；1个Critical Plain。

05应力详解

AbsMaxPrincipal，Fatigue Tool和nCode都提供。应力幅(Stress Amplitude)为第一主应力和第三主应力中绝对值最大的那个。

比如：当第一主应力为20MPa，第三主应力为-10Mpa，那么应力幅为20MPa；当第一主应力为10MPa，第三主应力为-30MPa，那么应力幅为-30MPa；统计两次应力幅，应力范围(Stress Range)就是50MPa。

MaxPrincipal，Fatigue Tool和nCode都提供。应力幅(Stress Amplitude)为第一主应力。

比如：当第一主应力为20MPa，第三主应力为-10Mpa，那么应力幅为20MPa；当第一主应力为10MPa，第三主应力为-30MPa，那么应力幅为10MPa；统计两次应力幅，应力范围(Stress Range)就是10MPa。所以该应力慎用。

Signed VonMises，Fatigue Tool和nCode都提供。应力幅(Stress Amplitude)的绝对值为等效应力，当第一主应力的绝对值大于第三主应力的绝对值，应力幅为正，相反则为负。

比如：当第一主应力为20MPa，第三主应力为-10Mpa，等效应力为25MPa，那么应力幅为25MPa；当第一主应力为10MPa，第三主应力为-30MPa，等效应力为10MPa，那么应力幅为-10MPa；统计两次应力幅，应力范围(Stress Range)就是-35MPa。

VonMises，Fatigue Tool和nCode都提供。应力幅(Stress Amplitude)为等效应力。

比如：当等效应力为25MPa，那么应力幅为25MPa；当等效应力为10MPa，那么应力幅为10MPa；统计两次应力幅，应力范围(Stress Range)就是15MPa。所以该应力慎用。

Signed Shear，nCode中提供，Fatigue Tool中没有。

应力幅(Stress Amplitude)的绝对值为2倍的最大切应力，当第一主应力的绝对值大于第三主应力的绝对值，应力幅为正，相反则为负。

比如：当第一主应力为20MPa，第三主应力为-10Mpa，最大切应力为15MPa，那么应力幅为30MPa；当第一主应力为10MPa，第三主应力为-30MPa，最大切应力为20MPa，那么应力幅为-40MPa；统计两次应力幅，应力范围(Stress Range)就是70MPa。
 

nCode中的Shear和Fatigue Tool中Max Shear有类似含义。应力幅(Stress Amplitude)为2倍的最大切应力。

比如：当第一主应力为20MPa，第三主应力为-10Mpa，那么应力幅为30MPa；当第一主应力为10MPa，第三主应力为-30MPa，那么应力幅为40MPa；统计两次应力幅，应力范围(Stress Range)就是10MPa。所以该应力慎用。

Critical Plain，nCode中提供，Fatigue Tool中没有。Critical Plain的计算方法略显复杂，通过雨流计数在多个平面上进行计算，是疲劳计算中最常用的应力。
 

Normal X、Normal Y、Normal Z、ShearXY、ShearYZ、ShearXZ 六个应力，在Fatigue Tool中提供，nCode中没有。这六个应力适用于单轴应力状态，不适用于多轴应力状态。

06总结

在Fatigue Tool提供的11中应力中，笔者推荐AbsMaxPrincipal、Signed VonMises，如果确定是单轴应力状态，Normal X、Normal Y 、Normal Z、ShearXY、ShearYZ、ShearXZ 也可用。不推荐MaxPrincipal、VonMises、Max Shear。

在nCode提供的11中应力中，笔者推荐AbsMaxPrincipal、Signed VonMises，Signed Shear、Critical Plain。不推荐MaxPrincipal、VonMises、Shear。

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