1         提出疑问

现在将前文中-0.1~0.1的对称循环荷载变成0~0.2的非对称循环荷载，并且在做这个分析的时候，有个好人对你说：嘿，哥们儿，你需要开启Goodman平均应力修正，否则会得到一个与实际偏差很大的结果。虽然还不知什么是平均应力修正，更不知道Goodman是啥，但是一定会做一件事儿：将一个模型在开启它和不开启它的结果进行对比。这就像在做有限元分析时，有人告诉你这个分析最好开启大变形开关一样，这对第一次接触大变形这个概念的你来说是一个完全崭新的概念，因此你一定会将它与你已经掌握的知识进行对比。比如下面这样（本文材料与前文不一样，因此结果不用进行对比）：

图 1 一个简单的实例对比

上图是打开了Goodman应修复与未打开的结果，一个是34000次循环，一个是9690000次循环，差了200多倍。这个时候我们又会做一件事儿，赶紧把前文中对称循环应力分析也打开Goodman，发现结果一致，然后我们就心安理得了。现在，对于非对称循环荷载下，我们不得不提出疑惑：按照原始的方法计算的结果为什么与打开平均应力修复后的结果差这么大？平均应力修复到底是什么？Goodman又是啥？它是不是必要的？

2         流程梳理

图 2  S-N疲劳寿命求解流程

这是S-N求解引擎的基本流程（前文的五框图是疲劳分析的基本流程）。首先，软件根据我们提供的荷载形式（Load Provider）以及有限元计算的应力结果能得到整个应力的变化形式，也叫应力历程（Stress History），然后从中选取一种类型的应力进行疲劳分析（Combined stress history），即得到某种应力（比如绝对最大主应力）的历程曲线，之后进行雨流循环计数（Rainflow count）来得到应力历程的循环周次与幅值等信息，最后对照S-N曲线对每个循环进行损伤计算并按照一定的规则进行叠加，得到总的损伤量（Damage），最后得到疲劳寿命。

3         寻找原因

在这个循环中，我们会发现前面四步是直接和提供的模型以及荷载形式有关，也就是说，如果这几个都一样，结果不会有变化，那么应力修正只会发生在最后一步：计算Damage（下一篇文章需要说明的内容），而计算损伤最重要的一步就是根据应力情况对照相应的S-N曲线寻找疲劳寿命。因此，知道软件到底是如何根据S-N曲线得到对应的疲劳寿命至关重要。

要弄清楚这一点，首先我们必须明白材料S-N曲线是在一种对应的加载形式下测试出的，这种加载形式只有与你用于分析的载荷形式对应才行，就像你不能用0~2的循环荷载对应-1~1的测试得出的材料S-N曲线去找疲劳寿命。可是我们遇到的问题是：通过实验去测定不同应力比下的S-N曲线是十分困难的，因此有些学者提出了经验模型，根据应力比为-1载荷下得到的S-N曲线去修正得到应力比为其它数值的S-N曲线，这些经验模型就是前面所说的平均应力修正模型。我们来看看designlife提供了哪些修正模型：

图 3 软件提供的应力修正方法

可以看到有Goodman，Gerber，Iterpolate，FKM，GoodmanTensionOnly，GerberTensionOnly，Chaboche，Walker等经验模型。这部分具体的理论大家可以查看DesignLife Theory Guide中相应位置，这里我们只需要知道这个对于非对称循环荷载是一个很重要的参数（不是可选可不选，是大部分时候都需要选择），并且根据材料的不同，需要合理选取相应的修正方法。

图 4 软件help对应查询位置

4         软件操作

上面大篇幅讲了平均应力修正的作用，下面具体说下相对于前文的对称循环荷载，对于非对称循环荷载需要注意哪些。

图 5 非对称恒幅荷载修改

首先，如上图所示，载荷的形式仍为恒幅荷载（Constant Amplitude），默认是对称循环荷载，载荷范围为-1~1，我们可以将auo configure前面的√去掉，这样就能自己定义载荷的上下限，本文由于是0~0.2，而有限元分析的荷载为0.1，因此这里施加0~2就行。我们也可以有限元分析施加1，这里施加0~0.2，具体的叠加规则参照下面的式子：

其次，我们在如下位置更改平均应力修正方式，默认为None，这个一定要注意：

图 6 平均应力修正方法修改

来源：CAE交流之家

作者：ansys-聪聪