疲劳 - 循环应力会产生裂缝

工程师设计的许多产品在使用过程中经历了循环应力，这些压力低于材料的屈服压力；不幸的是，这些压力仍然可能是失败的主要原因。因此，工程师和设计师必须找到在设计供长期使用的产品时包括循环应力的影响的方法。

工程师通常会根据已知的应用应力和建筑材料的屈服强度设计产品。传统的设计计算，加上保守的产品安全因素，可提供裂缝可能性很小的设计。因此，只要在设计规格中保持在使用过程中所经历的负载，工程产品通常不会因单周期过载而骨折。但是，工程师可能会忽略远低于材料屈服强度的应力的破坏性影响。如果循环施加这些应力，它们会对材料产生微观损害。在产生灾难性裂缝之前，这种损害积累了数千个甚至数百万个周期。

疲劳的影响

设计经历疲劳故障的产品的工程师可能已经计算出正确的施加应力，但没有考虑循环负载的影响。在其他情况下，操作可能会引入初始设计中未考虑的循环负载。生物医学产品代表了一个区域，由于人体内部发展的负载的复杂性，可能会出现意外负荷。Bjork-Shiley convexo-concave心脏阀（如下图）提供了医疗产品的示例，该示例在出口支柱上产生了意外的负载。由于心脏瓣膜经历了数百万个周期，因此小负荷会产生疲劳性骨折，从而导致患者的负面结果。

Bjork-Shiley convexo-concave心脏阀

计算分析有助于了解环状压力

在设计经历数百万个装载周期的产品时，工程师必须充分了解这些复杂负载对产品性能的影响。计算分析（例如，结构有限元和计算流体动力学）可以为工程师提供更好地了解其产品应力性质所需的工具。对于流体和结构相互作用的设计，多物理计算工具可以更准确地分析所开发的应力，因此在评估负载影响方面更大。使用这些工具工程师可以更好地评估产品负载的影响，从而开发更好，更安全的产品。

关于客人作家

Kyle C. Koppenhoefer博士拥有20多年的疲劳设计经验。他和杰弗里·克伦普顿（Jeffrey Crompton）开始Altasim技术，十年前，有限责任公司通过应用高级计算工具来协助设计新产品。为了促进这一目标，Altasim Technologies成为了认证的COMSOL咨询计划的创始成员。188金宝搏优惠