曲軸所受應(yīng)力值往往在遠(yuǎn)低于曲軸材料抗拉強(qiáng)度的情況下也會發(fā)生疲勞破壞，而且疲勞破壞在零件斷裂前基本上是沒有征兆的，會發(fā)生突然斷裂，疲勞時(shí)曲軸的一種非常危險(xiǎn)的失效模式。因此對曲軸的疲勞研究意義重大。疲勞破壞是曲軸失效原因中較多的一種。
疲勞壽命是研究疲勞的一個(gè)基本概念，它是指設(shè)備在正常使用中所能承受交變負(fù)荷的循環(huán)次數(shù)。曲軸的疲勞壽命大體包括裂紋萌生壽命和裂紋擴(kuò)展壽命兩個(gè)階段，分別如圖3.34、圖3.35所示。


 
疲勞破壞的原因有兩方面，其一是零件的材料基本特性、結(jié)構(gòu)及表面抗疲勞處理情況，這是內(nèi)因；其二是載荷特征為交變，這是外因；我們研究疲勞，事實(shí)上就是將這兩個(gè)原因?qū)α慵钠茐挠绊憼顟B(tài)用數(shù)學(xué)模型或公式表達(dá)出來，得出量化的結(jié)果。根據(jù)曲軸的破壞，來說明研究疲勞設(shè)計(jì)的量化方法，如圖3.36所示。
 
 
 
根據(jù)ABAQUS計(jì)算的應(yīng)力分布及歷程，利用變載荷線性損傷累積的原理對疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算。疲勞計(jì)算所用軟件為發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)廣泛應(yīng)用的FEMFAT。計(jì)算得到的安全因子分布如圖3.37所示。曲軸的安全系數(shù)為1.99，出現(xiàn)于主軸頸圓角處（主軸頸應(yīng)力點(diǎn)）。
從前面應(yīng)力分布來看，曲柄銷圓角處應(yīng)力高于主軸頸，而主軸頸安全因子略小于曲柄銷，這主要是因?yàn)樵趹?yīng)力歷程中，主軸頸應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)波峰多于曲柄銷（參見圖3.33），導(dǎo)致其累積損傷要比曲柄銷嚴(yán)重。這也驗(yàn)證了疲勞是由多種因素影響的，是一個(gè)損傷累積的過程，不能僅憑某個(gè)應(yīng)力時(shí)刻來簡單判斷其疲勞壽命。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們認(rèn)為安全系數(shù)大于1.6即是安全的，因此本次設(shè)計(jì)是合格的。圖3.37曲軸安全系數(shù)分布3.2.4軸  http://www.dgzhenghang.cn