疲劳强度因子Factor of Strength FOS

疲劳强度因子分析可以计算有限寿命分析中的目标寿命，也可以基于材料的耐久性极限进行无限寿命计算。FOS是一个系数，主要用来对有限元分析输出的弹性应力进行缩放，使得结构的计算寿命等于目标寿命。使用Fe-Safe进行疲劳分析，软件会计算每个节点处的FOS。对于某个特定的节点，fe-safe计算FOS的具体过程为：

（1）   对比计算寿命与目标寿命。

（2）   如果计算寿命低于目标寿命，使用小于1的系数缩放节点处的弹性应力。如果计算寿命高于目标寿命，使用大于1的系数缩放节点处的弹性应力。

（3）   使用缩放后的节点应力重新计算弹性应力历程。

（4）   对于局部应变分析，使用循环塑性模型重新计算弹塑性应力应变的时间历程。然后重新计算疲劳寿命。

（5）   对于S-N曲线分析，根据弹性应力的时间历程重新计算疲劳寿命。

（6）   对于临界平面分析，重新计算临界平面的方向。

（7）   这个过程采用不同的缩放系数一直循环，直到：

a)   计算寿命在目标寿命的5%以内。或

b)   FOS超过了最大值（默认为5）或小于最小值（默认0.5）。或

c)   达到最大的迭代次数，此时会有提示信息。

疲劳储备系数有时也叫作疲劳可靠性系数，是根据Goodman图得到的一个线性缩放关系。

FRF分析允许为结构指定以应力/应变循环幅值和平均应力为自变量的无限寿命函数。

图1

对每一个载荷循环，Fe-Safe将计算该循环下结构寿命与耐久性极限之间的距离，如图1所示。对应生成四个疲劳储备系数：

• 水平FRF：

• 垂直FRF：

• 径向FRF：

• 最坏FRF：上述三个值的最坏值FOS可以用于有限寿命分析和无限寿命分析中。

• FOS和FRF的相关技术讨论

• FRF只能用于无限寿命分析。对于有限寿命分析，使用该方法可能使得FRF被过度评估，得到过于保守的结果，或者与实际结构不相符和结果。

• FOS是Fe-Safe中推荐的方法，因为它既能用于复杂载荷，也能用于常幅值载荷。