关于疲劳分析中的SN曲线

通过对各个测试样本应用不同级别的周期性应力并测量失败的周期数，可确定疲劳强度。 疲劳数据点的图示为周期性应力振幅或交替应力（S - 竖直轴）与失败的周期数（N - 水平轴）。 疲劳强度定义为指定周期数后导致疲劳失效的应力。 下面显示了典型 S-N 曲线。

通常使用以 10 为底的周期数 N 的对数而不使用 N，因为一般而言，N 值的范围较大。 在 SOLIDWORKS Simulation 中，您可以从三个插值方案中选择以找到 S-N 曲线上的中间数据点： 双对数、半对数和线性。 有关 SN 插值方案的范例，请参阅 SOLIDWORKS Simulation 帮助： SN 插值方案的范例.
将在各种减小的应力级别下测试样本，直到所选最大周期数（通常为 1 千万个周期）内未出现失败。 曲线的近水平部分定义测试材料的疲劳或忍耐极限。 如果应用的应力振幅低于材料的忍耐极限，则样本被认为具有无限生命。 但是，对于许多非含铁性金属和合金（例如铝、镁和铜合金），它们没有确切的忍耐极限，并且曲线的低应力部分将不会收敛于水平线。 相反，这些材料会显示不断下降的 S-N 曲线。

材料的 S-N 曲线定义周期性应力振幅（或交替应力）与指定应力比率 R 下失效所需的周期数。应力比率 R 定义为最小周期性应力与最大周期性应力的比值。 对于完全可逆的载荷，R = -1。当应用并消除载荷（不可逆）时，R=0。

完全可逆的载荷，R = -1 基于零的载荷，R = 0

试验结果显示，平均应力对样本的疲劳忍耐度具有很大影响。 对于任何材料，您都可以定义多条 S-N 曲线（最多为 10 条），其中每条 S-N 曲线对应于不同的应力比率 R。然后，软件会使用 S-N 曲线之间的线性插值提取给定应力比率的数据。

使用一条应力比率 R 为 -1（完全可逆或零平均应力）的 S-N 曲线来定义材料的疲劳属性时，您可以选择纠正方法（Goodman、Gerber 或 Soderberg）来说明非零平均应力效应。
S-N 曲线是以平均疲劳生命或给定的失效概率为基础的。 为材料生成 S-N 曲线需要多次测试，以在统计上区分交替应力、平均应力（或应力比率）和失败的周期数。

在控制的负载环境下执行测试以生成 S-N 曲线。 在大多数情况下，可从完全可逆应力周期数后的单轴载荷获取 S-N 曲线。 由于实际载荷环境通常为多轴，因此您可能需要降低疲劳强度。 该软件在疲劳对话框中提供 疲劳强度缩减因子 来考虑此差异。