机械产品的轻量化设计要求我们尽最大努力降低产品的重量，同时又能满足强度、刚度、疲劳方面的性能，这两个方向始终是矛盾的，虽然找不到最优解，但是总能找到平衡点。原始设计阶段的产品在强度方面保留了较大的安全系数，因此比较笨重，但是如果轻量化过头，虽然刚好满足强度和刚度要求，但是疲劳问题又暴露出来了。

一个产品要不要考虑疲劳性能，主要取决于它承受的载荷是否要经历多次的循环，一般10万次以上的循环才会涉及疲劳问题，如果一个产品经受几千次的循环加载就失效了，那就按强度问题来处理吧。

材料的S-N曲线和局部应力的循环情况，决定了这块材料能够承受的循环寿命：

以某运输业拖拉机前桥为例，国家机械行业标准规定，垂向加载疲劳寿命需达到80万次，此类既有驱动又有转向功能的车桥几乎是最复杂的桥，桥壳多为铸造件，材料疲劳性能较低，为了保证车辆在路面的通过性能，桥壳尺寸也不会做太大。

材料的疲劳曲线很难获得，而且差异较大，因此疲劳分析的结果一般精度较差，但是选定了材料参数，再加上现有实验数据做校正，分析结果还是比较可信的。采用达索的疲劳分析软件fe-safe对这个桥壳进行分析，原始模型的分析结果和疲劳试验基本在10万次左右，距离80万次的实验要求差距还较大，但是疲劳问题比强度问题好解决的一点是，应力稍做降低，疲劳寿命提升会很大。

疲劳分析软件一般可以选择任何区域进行分析，而不是像结构软件必须分析整体模型，因此一般只取表面进行分析。Fe-safe的方便之处在于可以任意定义载荷的循环方式，而且有很多美标的疲劳试验数据库做为参考

选定对应的载荷步骤分析结果，就可以进行任意次数的循环分析了，当然也可以循环一次，得出的便是直接循环寿命。

疲劳问题的解决方法与强度问题相似，不同的是，疲劳问题看的是应力变化幅值，即相对应力，而强度问题看的是绝对应力。这个模型中的最大应力当然是在螺栓孔处，但是螺栓孔处不是循环载荷，因此疲劳损伤很低，而车桥底部是循环载荷引起的应力，因此整体寿命较低，剩下的就是用强度问题的解决办法来解决疲劳问题了。

经过多次模型修正，单次循环加载的应力幅值降低了，疲劳寿命当然就增加了，疲劳结果已经超过一百万次：