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疲勞是結(jié)構在一定載荷水平范圍內(nèi)(小于極限靜載荷)，承受重復性載荷而產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。疲勞過程就是由于載荷的重復作用導致零件材料內(nèi)部的損傷累積過程，其發(fā)生破壞的最大應力水平低于極限靜強度，而且一般都低于材料的屈服極限，因此，對承受著交變載荷或?qū)ΨQ疲勞載荷的多數(shù)機械結(jié)構來說，機械靜強度設計并不能反映它們的實際載荷情況。
以鐵路機車的關鍵部件轉(zhuǎn)向架為例，自列車提速以來，疲勞破壞的直接經(jīng)濟損失就達數(shù)千萬元以上。許多機械和零/部件受到隨機載荷、波動載荷或交變載荷，使機構和零/部件產(chǎn)生交變應力，最終導致零件的疲勞破壞，引起機械零/部件的斷裂失效，造成巨大的經(jīng)濟損失。由此可見，結(jié)構的疲勞分析是目前一個亟待解決的重要課題。
隨著現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展，有限元分析技術越來越成熟，在工程上的應用日趨廣泛。在工程分析領域，利用有限元軟件，可以根據(jù)機械結(jié)構系統(tǒng)受到外力負載所出現(xiàn)的反應，例如應力、位移、溫度等，在已知結(jié)構受到外力負載后，能夠分析判斷是否符合設計要求�？赏ㄟ^實測或其他方法得到機械結(jié)構工作狀態(tài)下受力的變化數(shù)值，以載荷譜的形式進行有限元疲勞分析，得到疲勞壽命及動載荷下應力應變的變化，從而為結(jié)構的改進及優(yōu)化提供更有效的數(shù)據(jù)。這種方法可縮短設計周期，節(jié)約大量的試驗和生產(chǎn)費用，降低研制成本，從而在技術上保證新產(chǎn)品的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟和社會效益。
對于結(jié)構的疲勞分析，應根據(jù)結(jié)構的重要性程度、載荷情況選用合適的分析計算方法。對機械結(jié)構中重要的疲勞強度計算和校核，應該按照最小應力保持不變進行疲勞強度計算，對于機械結(jié)構中一般性的疲勞強度計算和校核，應該按照應力幅進行疲勞強度計算，對不重要的疲勞強度計算和校核，應該按照應力比保持不變進行疲勞強度計算，對于承受非規(guī)律性的變應力的結(jié)構，應按照Ｍｉｎｅｒ法則進行疲勞計算。
用有限元法對交變載荷作用下結(jié)構疲勞壽命的計算可以利用有限元分析的應力結(jié)果，按照疲勞強度公式計算結(jié)構的疲勞強度，也可以直接在有限元軟件中進行結(jié)構疲勞計算。以鐵路機車的關鍵部件構架為例進行疲勞分析，其應用CAE軟件進行分析的基本步驟。
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