fatigue limit, endurance limit[1][2][1][3]1[4]

定義

編集
 
S-N線図

寿S-NS-N106 - 107[5](fatigue limit)(endurance limit)[1][6]

00[3]

S-N2[1][3]

材料因子の影響

編集

材料による疲労限度の存在有無

編集
 
SN曲線(縦軸:応力、横軸:回数)
青:鉄(疲労限度30ksi)
赤:アルミ(明確ではない)

S-N[7]

107 - 108S-N[7][8]107108[5]

[9][4][10]

106 - 107S-N108 - 109S-N[11] (very high cycle fatigue) [11]

平滑材の疲労限度推定式

編集

使 (smooth specimen) [12][4][13]

   (1)

σw0 : σB : 035 - 0.6[14]

[13]

   (2)

σw0 : [MPa]Hv : [kg/mm2](2)Hv= 400[13](1)σB [4][4][15](2) Hv[16]

力学因子の影響

編集

切欠き・欠陥の影響

編集

巨視的な切欠きを有する場合

編集

[17](notch)(notch effect)[17](fatigue notch factor)[18]

   (3)

β  Kf : σw0 : σWK : 'β [19]

(notch sensitivity factor)

   (4)

η  q : α : η = 1 β = α η = 0 β = 1  α  η  η  η  β [20]η [21]
 

α  β = α α  β < α [22] α α β [20]β = α  σmax σmax [23]α β = α α σmax β < α χ[23]χ (stress gradient)

α  α  β [20] 1 - 0.1 mm (non-propagating crack)α  α  χ ρ [21]西() ρ [21]

微小欠陥を有する場合

編集
 
√areaパラメータモデル概説図

1 mm ()()[24][25]

   (5)

σw : [MPa]Hv : [kg/mm2]area : [μm2]A 1.431.411.56[26]

 [16] (5) σw0  σw σw0 [15]area

[27]

   (6)

α α [27]

   (7)

(6)(7)S10C2

寸法による影響

編集

(size effect)[28]2[29]








平均応力の影響

編集
 
疲労限度線図予測式の比較。横軸が平均応力、縦軸が応力振幅の耐久限度線図

()(fatigue limit diagram)[1][30]

Haigh

Smith

Goodman

[28][1][31]

Goodman

   (8)

Gerber

   (9)

Soderberg

   (10)

σa-σT

   (11)

σw : σa : ()σm : σB : σY : σT : 

(8)GoodmanGoodman[1]Goodman σw σB 1/3 σw  σB1/3σw 使GoodmanGoodman[32]

多軸応力の影響

編集

実際の機械、構造物は、曲げとねじりといった複数の荷重が組み合わさって負荷される。よって、実際の部材は主応力成分の二つが0の単軸応力状態ではなく、2軸あるいは3軸応力状態にあることが多い[10]

同位相組合せ応力の場合

編集
 
同位相曲げ・ねじり組合せ荷重下での疲労限度予測式、青:(12)式、赤:(13)式、黄:(14)式、緑:(15)式

西[33][34]  

   (12)

 

   (13)

σw : τw : σaτa : 

(12)Gough[33]

   (14)

Findley[34]

   (15)

k  0.5 - 1.0 [34] k(13) - (15)[34]

Sines[33]

   (16)

σa1, a2, a3 : σm1, m2, m3 : AB : [35]

位相差が存在する組合せ応力の場合

編集

曲げとねじり、あるいは引張圧縮とねじりの組合せ応力において、上記の実験式のようにそれぞれの応力が同位相ではなく位相差で負荷する場合、疲労限度は位相差とともに増加する傾向にある[35]。このため、負荷応力の正確な位相差が不明であれば、同位相での負荷を仮定して疲労限度を予測すれば安全側となる[33]

環境因子の影響

編集

腐食作用の影響

編集

[36][36][37][1]S-N107[38][2]使

温度の影響

編集

[36]調[39][36][39]

脚注

編集

注釈

編集
  1. ^ 例えば、13Crステンレス鋼の0.03%食塩水中におけるS-N曲線結果[38]
  2. ^ 例えば、S35C鋼の水道水中におけるS-N曲線結果[38]

出典

編集


(一)^ abcdefg 2007, p. 1110.

(二)^  2004, p. 1.

(三)^ abc調 JIS Z 2273 19782-3 

(四)^ abcde 2008, p. 9.

(五)^ ab 2004, p. 171.

(六)^  2008, p. 6.

(七)^ ab 2010, p. 62.

(八)^ 使1調200561584ISBN 4-7693-4190-3 

(九)^ - FAQ. e-learning. . 2024310

(十)^ ab 2010, p. 83.

(11)^ abPDFNACHI TECHNICAL REPORT142007101 

(12)^  2007, p. 1189.

(13)^ abc 2004, pp. 78.

(14)^  2010, pp. 7071.

(15)^ ab 2008, p. 32.

(16)^ ab 2004, pp. 6364.

(17)^ ab 2008, p. 17.

(18)^  2007, p. 315.

(19)^ 西 1993, p. 60.

(20)^ abc 2010, pp. 8687.

(21)^ abc 2008, pp. 2329.

(22)^  2007, p. 6-3.

(23)^ ab 2004, pp. 2426.

(24)^  2004, p. 58.

(25)^  ΔKth 353951986911-917doi:10.2472/jsms.35.911 

(26)^  2004, p. 90.

(27)^ ab 2004, pp. 103104.

(28)^ ab 2004, p. 172.

(29)^  2008, p. 18.

(30)^  ︿200121ISBN 4-526-04705-8 

(31)^  2008, p. 83.

(32)^ 1201152660ISBN 978-4-7980-2972-6 

(33)^ abcd 2010, pp. 8385.

(34)^ abcd 2008, p. 98.

(35)^ ab 2008, pp. 102103.

(36)^ abcd 2004, p. 173.

(37)^  2007, p. 56.

(38)^ abc 2010, p. 158.

(39)^ ab 2008, pp. 286287.

参考文献

編集
  • 日本機械学会(編)、2007、『機械工学辞典』第2版、丸善 ISBN 978-4-88898-083-8
  • 日本材料学会(編)、2008、『疲労設計便覧』第3版、養賢堂 ISBN 978-4-8425-9501-6
  • 村上敬宜、2004、『金属疲労 微小欠陥と介在物の影響』第2版、養賢堂 ISBN 978-4842593029
  • 平川賢爾・大谷泰夫・遠藤正浩・坂本東男、2004、『機械材料学』第1版、朝倉書店 ISBN 978-4-254-23702-3
  • 佐藤邦彦(編)、2007、『溶接強度ハンドブック』第1版、理工学社 ISBN 978-4-8445-2304-8
  • 大路清嗣・中井善一、2010、『材料強度』第1版、コロナ社 ISBN 978-4-339-04039-5
  • 西田正孝、1993、『応力集中』増補版、森北出版 ISBN 978-4-627-94029-1
  • 松島巌、2007、『腐食防食の実務知識』第1版、オーム社 ISBN 4-274-08721-2

関連項目

編集

外部リンク

編集