疲劳评估方法

单轴载荷模型只包含一个方向的载荷，并产生一个主应力。在单轴疲劳分析中，SimSolid 使用用户定义的组合应力方法（[+/-]米塞斯等效应力、最大主应力、绝对最大主应力、[+/-]最大剪切应力和临界平面）将应力张量转换为标量值。

对于临界平面应力，每个平面上的法向应力的计算方式为：

SimSolid 将平面数量作为输入，并使用以下方程将其转换为等效：

在多轴疲劳分析中，SimSolid 直接使用应力张量来计算损伤。多轴疲劳分析理论假设应力处于平面应力状态。

在多轴疲劳分析中，SimSolid 通常采用拉伸裂纹损伤模型和剪切裂纹损伤模型进行损伤评估，从而寻找损伤最大的平面。在搜索结束时，SimSolid 会报告损伤最大的平面（即临界平面）的损伤情况。

临界平面方法

实验表明，裂纹在特定平面（即临界平面的）上成核和生长。临界平面方法会在损伤评估过程中捕捉损伤的物理性质。

根据材料和应力状态的不同，临界平面可以是最大剪切平面，也可以是最大拉伸应力平面。因此，要评估多轴载荷造成的损伤，需要两种不同的损伤模型。一种用于剪切引起的裂纹生长，另一种用于拉伸引起的裂纹生长。

Figure 1. 剪切应力和拉伸应力造成的裂纹

Figure 2. 循环、扭转、剪切应变、拉伸应变、剪切和拉伸损伤

可以使用任何损伤模型和临界平面方法。损伤模型要求搜索损伤最大的平面。损伤（或失效）模式可能有两种。一种是拉伸裂纹生长，出现在垂直于自由表面的平面上。角度 θ 是在表面上观察到的裂纹相对于 σx 方向的角度。第二种失效系统是剪切裂纹生长，出现在与表面成 45 度方向的表面上。该平面同时考虑了面内和面外剪切应力。θ 可以取表面上的任何数值。剪切应力 τA 是面内剪切应力，会导致微裂纹沿表面生长。最大的面外剪切 τB 发生在与自由表面成 45 度角的平面上，会导致微裂纹向表面内生长。

Figure 3. 90 度平面上的面内剪切应力和法向应力；45 度平面上的面内和面外剪切应力