今天为大家带来一篇长文，探讨的主题是用有限元软件workbench和designlife分析工程实际中的疲劳问题。疲劳问题也属于耐久性问题，是本人的主要研究方向。理论背景不作过多介绍，现给出几个主要名词解释：

Designlife：ncode公司的一款CAE疲劳分析软件，继承了FE-Fatigue的特点。

金属疲劳：是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。

静水应力：在弹塑性力学中，常假设静水压力作用下，应变与应力服从弹性规律，并且不影响屈服（在特定的屈服准则下 ）。于是很自然地将应力分量分成两部分，一部分是平均正应力，或称静水压力，另一部分称为偏量应力张量。

多轴疲劳：多轴疲劳是指多向应力或应变作用下的疲劳，也称为复合疲劳。

Dang Van准则：基于宏观和微观尺度之间的一种多轴疲劳准则。考虑静水应力和剪切应力幅的线性组合。公式使用剪切应力和静水压应力，以及一个安定状态，来计算等效应力并与一个阈值相比较。

在实际条件中，许多关键位置的结构承受多轴载荷。即关键位置的应力状态有着多于一个的明显主应力，和/或主应力方向随着时间改变。使用ncode designlife软件可以用来进行主应力状态和多轴条件下的有限寿命疲劳计算（以后发帖介绍）。然而，有些组件，如发动机部件如连接杆和曲轴连杆，人们希望它们在寿命周期内经历很高数量的载荷循环。设计这些部件的有限疲劳寿命是不现实的，更常用的方法是使用安全因子方法，这样关键载荷循环可以和疲劳或耐久极限准则进行比较。简单的单轴安全因子方法对许多情形都适用，但是当载荷是多轴，尤其是不成比例的时候，我们需要一种更复杂的方法，如Dang Van模型。Dang Van准则的目的是处理损伤非常微小时的高周疲劳情形。

这篇文章探讨同时受弯力和扭力作用的轴的疲劳分析。轴是用SAE1045号钢制成的（国内45号钢），被美国汽车工程师协会的疲劳设计和评估委员会用于外延的国际标准循环试验。其几何参数如下图。

我们首先思考如何开展仿真。比如，用设计软件如SolidWorks，UG等画出模型，转成中间格式导入ANSYS workbench的静力结构模块分析；有两个主要载荷，分两个载荷步施加，施加的位置和方向已经明确，约束是固定约束；网格画成什么类型，在何处细化，等等。

2.1模型准备

在SW中绘制模型：

2.2网格划分

我们因为预先知道，轴同时受弯和扭，应力最大处应该会发生在轴颈和轴连接处，因此我们特意细化这些部位的网格。如果事先不知道应力分布，也可根据首次求解结果来重新划分网格。

整体网格：

截面网格：