피로 강도는 다양한 레벨의 반복적인 응력을 각각의 견본 테스트에 적용한 후 실패한 싸이클 수를 측정해 결정됩니다. 피로 해석 데이터의 그래픽 표시는 반복적인 응력 폭 또는 교번응력(S - 수직 축) 대 실패한 싸이클 수(N - 수평 축)입니다. 피로 강도는 특정 싸이클 수에서 피로로 인한 실패가 발생하는 응력으로 정의됩니다. 아래에 일반적 S-N 곡선이 나와 있습니다.
보통 N 값의 범위가 커 N 대신, 싸이클 수 N의 로그(밑수 10)가 일반적으로 사용됩니다. SOLIDWORKS Simulation에서는 S-N 곡선에서 중간 데이터 점의 위치를 지정하는 데 3가지 보간법(로그-로그, 세미-로그 및 선형)을 선택할 수 있습니다. SN 보간법의 예제는 다음을 참조하십시오. SOLIDWORKS Simulation 도움말: SN 보간법의 예.
견본을 대상으로 응력 레벨을 계속 감소시키면서 선택한 최대 싸이클 수(보통 1,000만 싸이클) 내에서 실패가 발생하지 않을 때까지 테스트를 반복합니다. 곡선에서 수평에 가까운 부분이 테스트 재질의 피로 한계 또는 내구성 한계를 나타냅니다. 적용한 응력 폭이 테스트 재질의 내구성 한계보다 낮으면 이 견본에 무한 수명이 있다고 합니다. 그러나 알루미늄, 마그네슘, 구리합금 등 많은 비철금속과 합금에는 정해진 내구성 한계가 없기 때문에 곡선에서 저응력 부분이 수평선으로 합쳐지지 않습니다. 이런 재질들은 S-N 곡선이 계속해서 감소합니다.
재질의 S-N 곡선은 특정 응력 비율 R에서의 반복적인 응력 폭(또는 교번응력) 대 실패 유발 싸이클 수입니다. 응력 비율 R은 최대 싸이클 응력에 대한 최소 싸이클 응력의 비율입니다. 역방향 하중이면 R = -1이고, 적용된 하중이 제거되면(역방향이 아님) R=0입니다.
실험 결과에 따르면 평균 응력이 견본의 피로 저항에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 재질 하나에 대해 각기 다른 응력 비율 R의 S-N 곡선을 여러 개 지정할 수 있습니다(최대 10개). 이 때 소프트웨어에서는 여러 S-N 곡선에서 특정 응력 비율에서의 데이터 추출에 선형 보간법이 사용됩니다.
재질의 피로 속성 지정에 응력 비율, R = -1의 S-N 곡선(역방향 또는 0 평균 응력) 한 개가 사용된 경우 0이 아닌 평균 응력 효과를 고려하기 위해 수정 방법(Goodman, Gerber 또는 Soderberg)을 선택할 수 있습니다.
S-N 곡선은 평균 피로 수명 또는 특정 실패 예측을 기반으로 합니다. 재질에 대한 S-N 곡선을 작성하려면 교번응력, 평균 응력(또는 응력 비율), 실패한 싸이클 수 카운트를 통계적으로 다양화하기 위해 여러 차례의 테스트를 걸쳐야 합니다.
S-N 곡선 작성을 위한 테스트는 통제된 하중 환경 하에서 실시됩니다. 대부분의 경우 S-N 곡선은 역방향 응력 싸이클에 대한 단축 하중으로 얻어집니다. 실제 하중 환경은 일반적으로 다중축이므로 피로 강도를 감소시켜야 합니다. 소프트웨어의 피로 대화 상자에 이 불일치를 고려할 수 있는 피로 강도 감소 계수이(가) 제공됩니다.