疲労安全率について

質問

私は、ある登坂設備の機械メーカーで設計をしています。
ひずみゲージを使って現地に設置した機械部品（SM400)の応力を測定するのですが、その個所は、計算上、2分間曲げによる引張応力（約70Mpa）がかかり、8分間応力ゼロとなるサイクルを繰り返します。
実際に測定したデータが070MPa（片振り）だった場合平均応力を70/2=35MPaとして、応力振幅70/2=35MPaとして疲労線図を作成し、疲労安全率を算出すればよいのでしょうか？

回答No.3

noname#230359

溶接２番割れ・・・溶接線の付近が割れの起点となって破壊が進行する割れ。溶接歪みに材料が耐えられずに生ずるものです。（溶接部ではなくて、材料の割れです）
溶接の問題は結構悩ましいものですが、材料の疲労限度を高くとった場合、負荷による応力と溶接による応力で結構材料に負担がいきます。リブで補強すれば・・・リブの補強の仕方にも専門的な工夫が必要です。（下手なリブはかえって弱くなります）

お困りでしたら、設計の相談に応じます。Ｅ－メールにてご連絡ください。（有償になります）

お礼

m-sudoさん
いろいろと教えていただきありがとうございました。
まずは、ひずみ測定をして設計内容を検証してみます。

回答No.2

noname#230359

片振りの繰返し荷重で、サイクルピッチが比較的冗長な例ですね。曲げによる引張り応力とはいわず、単に曲げ応力として捕らえます。平均応力と応力振幅は例示の場合、同じ数値になります。

ＳＭ材のＳ－Ｎ曲線のデータがあれば、目標繰返し数を定めて、応力振幅の限界が求まります。無駄な材料を使わないように管理するうえでこの手法は有効です。

次に、疲れ限度線図を作成することによって、平均応力と応力振幅のバランスを見ます。この両方を確認してはじめて課題に応じた適正な疲労限度を求めることができます。

ＳＭ材ですから溶接構造と思いますが、この手法で求めた場合、溶接２番からの割れとかに対するチェックが必要です。溶接強度の計算は勿論必要です。念のため。

永久に使用するという前提であれば、設計便覧の一般的な安全率（繰返し荷重）を適用し、設計応力を定めればいいのですが、そこまでしてると、重すぎたりして実用にならない場合があり、その時に疲労限度の管理が関わってくるので、当然、板厚は薄くなり、溶接脚長が少なくなるという問題もからんでくる訳です。

参考URL：

http://www.de-products.co.jp/

お礼

m-sudoさんありがとうございました。
本ケースは、おっしゃる通り溶接構造です。本体（角パイプ）にSM材で箱型にしたアームを溶接し、アーム反対側にローラーを設置しています。
ローラーは、本体自重を片持ちで受けています。
目標繰り返し数は、10^6回を設定しているので、ご教示いただいた内容で検証してみます。
あと、よろしかったら「溶接2番」の意味について教えていただけないでしょうか？

回答No.1

noname#230359

丸軸物でしょうか。片方固定で、片方は解放でしょうか？交番応力の問題でしょうか。軸の取り付けは穴に入れて、ボルトで締め付けて居られるのでしょうか。
溶接止めでしょうか。わたくしには、このお話が良く見えてないのです。加重は軸のどの部分にかかるのでしょうか。

補足

paseriさんありがとうございました。
補足説明いたします。
本品は、本体（角パイプ）にＳＭ材を箱型に溶接したアームを溶接しています。アームの反対側端部にローラーを設置し本体自重（約1ｔｏｎ）を片持ちで受けています。
よって、アームを本体（角パイプ）に溶接している部分に最大曲げモーメントがかかっています。
この部分の動的応力を測定し、検証したいと思っています。
アドバイスよろしくお願いします。