「疲労 (材料)」の版間の差分
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材料がどれくらいの繰り返し応力に耐えられるか、どれくらいの回数を与えるとどれくらいの応力で破断するのかをあらわすためには'''S-N曲線'''(S-N curve)が広く使われている。S-N曲線は、縦軸に応力振幅(Stress amplitude)あるいは応力範囲(Stress range)、横軸にその応力を繰り返し負荷して破断するまでの繰り返し回数(Number of cycles)の[[対数]]で表される[[グラフ]]である。S-N曲線は、世界で最初にS-N曲線を見つけ出したドイツの技術者アウグスト・ヴェーラーの名前から、ヴェーラー曲線(Wöhler curve)」と呼ばれることもある。材料のS-N曲線を求めるためには、疲労試験装置に試験片を取り付け、破断するまで繰り返し応力を加えて求められる。
繰り返し数が10<sup>5</sup>回程度以上で発生する疲労破壊を'''高サイクル疲労'''(High cycle fatigue)と呼び、10<sup>4</sup>回程度以下で発生するものを'''低サイクル疲労'''(Low cycle fatigue)あるいは塑性疲労と呼ぶ<ref name = "機械工学辞典_1109"/><ref name = "疲労設計便覧_8"/>。低サイクル疲労では負荷される応力が材料の[[降伏 (物理)|降伏応力]]以上となるため、材料の疲労試験をする際には、繰り返し応力振幅を一定にして試験する場合と繰り返しひずみを一定にして試験する場合で結果が異なる。繰り返しひずみ一定の場合の疲労評価を表す場合は
鉄鋼系材料であれば、10<sup>6</sup>から10<sup>7</sup>回ほど繰り返したところで、S-N曲線がほぼ横ばいになり、それ以下の応力では何度回数を繰り返しても破断しない応力振幅の限界点が存在する場合がある。この時の応力振幅を'''疲労限度'''(Fatigue limit)または耐久限度(Endurance limit)と呼び、長期間変動荷重に晒されるものを設計する際の目安になる
S-N曲線であらわされる耐久性は、装置上で試験片に、ごく単純な正弦波状の繰り返し応力を加え続けたものであり、材料の形状や温度変化、[[腐食]]など性質の変化、時間的に非連続的な応力がかかることなどは考慮されていない。そのため実際に材料が使われている状況とは違うことを考慮することが必要である<ref name = "金属疲労の盲点"/>。このような不規則に変動する荷重を評価する方法として、[[レインフロー法]](雨だれ法:[[w:rainflow-counting algorithm]])などのアルゴリズムが提案されている<ref name = "「Rain Flow Method」の提案とその応用"/>。
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[[1856年]]から[[1869年]]にかけて、ドイツの技術者であったアウグスト・ヴェーラー({{lang|de|August Wöhler}})は、自ら回転曲げ疲労試験機を作り出し、鉄道用車輪を使って疲労実験を繰り返し、疲労を科学的に分析した。その結果S-N曲線を実験的に見つけ出した。
[[1870年]]、ヴェーラーは、車輪に10<sup>6</sup>回程度振動を繰り返した後は、どれだけ回数を繰り返しても耐久応力が下がらず、永久に耐え続けられるある一定の応力があることを発表した。このことをヴェーラー自身は
== 予防策 ==
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* [[金属疲労]]
* [[クリープ]]
* [[材料強度学]]
== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist|2|refs=
<ref name = "「Rain Flow Method」の提案とその応用">[[#「Rain Flow Method」の提案とその応用|「「Rain Flow Method」の提案とその応用」]]</ref>
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<ref name = "高強度鋼の超高サイクル疲労に関する研究動向_1">[[#高強度鋼の超高サイクル疲労に関する研究動向|「高強度鋼の超高サイクル疲労に関する研究動向」p.1]]</ref>
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