疲労試験途中の材料強度

質問

初歩的な質問で恐縮です。
例えば、20MPa（応力）×10＾7（回数）の疲労強度をもちつ材料があったとして、20MPaで10＾5回まで試験したものの強度は落ちるものなのでしょうか。
当然10＾５回での疲労強度より高い強度は保持していると思いますが、初期強度よりは落ちていると思われるのですが。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

実際に疲労試験して10＾5回の試料をカラーチェックや超音波探傷すればわかります。
亀裂が進展しています。従って試料の強度は落ちます。
ただし、亀裂の進展していない部分の面積の強度は変化はないと思われます。
理由は疲労試験片の断面を表層から中心まで硬さ試験をしても硬さに変化が無いためです。

お礼

早速の回答ありがとうございます。
非常によく理解できました。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#230359

回答２さんの回答は？と思っていました。「強度」という質問に対する回答としては
ふさわしくないと思ったからですが、追記を読んで安心しました。
追記のとおりで、マイナー則は残存寿命を推定するもので強度を算出するものではないです。

お礼

私も回答(３）さんと同じように思ってました。
回答（２）さんの追記を見て、理解できました。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

このような場合は，累積損傷率という概念を適用します。

今回の例のように，20MPa,10^7の疲労強度を持つ材料に，同じ20MPaで10^5回繰り返し荷重を与えた場合，累積損傷率は，

累積損傷率 ＝ 10^5 / 10^7 ＝ 0.01　・・・(1)

となります。つまり，(1)だけ材料がダメージを受け，結果的には強度が低下することになります。

詳細は，ネット等で「修正マイナー則」で検索してみて下さい。

ご存知の通り，マイナー則は累積損傷率が1になると破壊に至るというものですが，これが強度と直接的な因果関係があるかというと，ないと思います。

例えば，上記のように0.01の累積損傷があった場合，残り0.99の分はまだ余裕があるということですよね。この時，10^6回で疲労破壊する応力振幅を与えるとすれば，10^6×0.99＝9.9×10^5回掛け続けないと壊れないということになります。

マイナー則は，あくまでもこのレベルの指標を示すもので，直接強度とはリンクしていません。

私が「結果的には強度が低下することになります」と書いたのは，繰り返し応力を受け，材料にクラック等が入った結果として，強度が低下するという意味です。

あと，マイナー則では累積損傷が1で破壊と定義されていますが，実際は0.7など，1より小さな損傷率で壊れたりするものもあるようです。材料自体のバラツキ，欠陥やクラックの存在等があるのでしょうね。

お礼

ご教示ありがとうございます。
マイナー則は大雑把にに言えば累積損傷が１を超えると破壊すると理解していますが、例えば累積損傷が２０％の場合２０％強度がダウンしているという解釈が成り立つのでしょうか？。

追記ありがとうございました。
マイナー則と強度とは直接リンクしないのですね。
ありがとうございました。