La résistance à la fatigue est déterminée par l'application de différents niveaux de contrainte cyclique à des spécimens d'essai individuels et la mesure du nombre de cycles pour entraîner une rupture. La représentation graphique de points de données de fatigue est l'amplitude de contrainte cyclique ou la contrainte alternée (S - axe vertical) par rapport au nombre de cycles pour entrainer la rupture (N - axe horizontal). La résistance à la fatigue est définie comme la contrainte à laquelle la rupture de fatigue se produit pour un nombre donné de cycles. Une courbe S-N type est présentée ci-dessous.
En principe, le logarithme base 10 du nombre de cycles N est utilisé au lieu de N en raison de la vaste plage des valeurs N. Dans SOLIDWORKS Simulation, vous pouvez choisir parmi trois modèles d'interpolation pour localiser les points de données intermédiaires sur une courbe S-N : Log-log., Semi-Log.-Journal, et Linéaire. Pour consulter des exemples de modèles d'Interpolation S-N, voir Aide de SOLIDWORKS Simulation : Exemple de modèles d'interpolation S.
Les spécimens sont testés dans une série de niveaux de contraintes décroissants jusqu'à ce que plus aucune rupture ne survienne dans un nombre maximal sélectionné de cycles (généralement10 millions de cycles). La partie presque horizontale de la courbe définit la limite de fatigue ou d'endurance pour le matériau de test. Si l'amplitude de la contrainte appliquée se situe au-dessous de la limite d'endurance du matériau, le spécimen possède une vie infinie. Pour beaucoup de métaux non ferreux et d'alliages comme l'aluminium, le magnésium, et les alliages de cuivre, il n'y aura cependant pas de limite d'endurance définie et la partie basse de la contrainte de la courbe ne convergera pas vers une ligne horizontale. Ces matériaux affichent une courbe S-N décroissante en continu.
Une courbe S-N pour un matériau définit les amplitudes de contrainte cycliques (ou la contrainte alternée) par rapport au nombre de cycles requis pour causer la rupture à un ratio R de contrainte donné. Le ratio R de contrainte est défini comme le ratio de la contrainte cyclique minimale sur la contrainte cyclique maximale. Pour un chargement complètement inversé, R = -1. Lorsque le chargement est appliqué et est supprimé (non inversé), R = 0.
Les résultats expérimentaux ont montré que la contrainte moyenne a un impact significatif sur la résistance à la fatigue d'un spécimen. Pour un matériau, vous pouvez définir de plusieurs courbes S-N (jusqu'à dix) où chaque courbe S-N correspond à un ratio R de contrainte différent. Le logiciel utilise alors l'interpolation linéaire entre les courbes S-N pour extraire des données pour un ratio de contrainte donné.
Lorsqu'une courbe S-N avec un ratio des contraintes de R =-1 (contrainte de moyenne nulle ou totalement inversable) est utilisée pour définir les propriétés de fatigue d'un matériau, vous pouvez sélectionner une méthode de correction (Goodman, Gerber, ou Soderberg) afin de tenir compte des effets des contraintes moyennes non nulles.
Les courbes S-N sont basées sur la durée de vie en fatigue moyenne ou sur une probabilité donnée de rupture. La génération d'une courbe S-N pour un matériau requiert plusieurs tests afin de varier statistiquement la contrainte alternée, la contrainte moyenne (ou ratio des contraintes) et de compter le nombre de cycles pour entraîner une rupture.
Les tests de génération de courbes S-N sont exécutés dans un environnement de chargement contrôlé. Dans la plupart des cas, les courbes S-N sont obtenues à partir d'un chargement uniaxal sur des cycles de contrainte totalement inversés. Puisque l'environnement de chargement réel est généralement multi-axial, vous pouvez être amené à réduire la résistance à la fatigue. Le logiciel fournit le Coefficient de réduction de résistance à la fatigue dans la boîte de dialogue Fatigue pour essayer de résoudre à cette incohérence.