“疲劳模块”是结构力学模块的附加模块，用于在 COMSOL Multiphysics® 环境中对承受重复加载和卸载的结构执行疲劳分析。这些分析可以在实体、板、壳、多体系统、涉及热应力和变形的应用，甚至在压电器件中进行模拟。

“疲劳模块”的功能包括但不限于：适用于评估高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）状态的、基于应力和应变的经典模型，以及应力寿命和应变寿命模型。此外，“疲劳模块”还可以与 COMSOL® 产品库中的其他模块结合使用，以进一步扩展其多物理场功能，例如模拟热膨胀或完全弹塑性疲劳。

识别载荷循环以确定疲劳模型

在运行疲劳分析之前，您需要确定哪种疲劳模型能够准确反映您的情况。您可以根据以前案例中积累的先验知识了解要使用的疲劳模型。如果没有相关案例，也可以根据加载条件和预计的疲劳失效来决定模型。一般来说，载荷循环可以分为以下几种情况：比例载荷、非比例载荷和变幅载荷。

在比例加载中，主应力和应变的方向在载荷循环期间不发生改变；对于 HCF，可以使用应力寿命模型；对于 LCF，可以使用应变寿命模型。在非比例加载中，主应力和应变的方向会发生改变：对于 HCF，可以使用基于应力的模型；对于 LCF，可以使用基于应变的模型。在某些情况下，单独的应力或应变不足以表征疲劳属性，此时可以使用基于能量的模型。

对于不存在恒定循环的变幅载荷，则需要考虑整个载荷历程（或有足够代表性的部分），在这种情况下，可以使用累积损伤疲劳模型。最后，还有一个随机振动疲劳建模选项，其中使用功率谱密度（PSD）载荷作为输入。

使用 COMSOL Multiphysics^® 软件运行疲劳分析

一旦您确定了载荷循环的类型并选定合适的疲劳模型，就可以在 COMSOL Multiphysics® 中设置和运行疲劳分析了。“疲劳模块”使用结构力学分析的结果作为输入，其中已计算出应力和应变。疲劳评估所依据的结果可以来自以下类型的分析：

·稳态

-载荷工况

-参数化扫描

·瞬态

·频域

·随机振动

疲劳分析的结果与所选的疲劳模型有关。它们要么是根据疲劳循环次数的寿命预测，要么是一个使用因子，可以反映给定载荷循环与疲劳极限的接近程度。基于能量的分析将给出寿命预测和耗散疲劳能量密度。