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金属材料の疲労試験についての質問
- 金属材料の疲労試験では、規則的に変化する応力を負荷し、破断までの繰返し数を調べることが目的です。
- 疲労試験では、応力振幅を測定するためにSN曲線を作成します。
- S45Cの焼入・焼戻し材で疲労試験する場合、適切な応力振幅の設定についてアドバイスを求めています。
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質問の内容を見ましたが、内容が逆です。 σ=(最大応力－最小応力)/2の応力を、MAXとして零→MAX→零→MAX … を繰り返します。<の応力振幅です> 時間は、衝撃荷重とならない様に、軽量材では５秒程度の周期で実施 でしょうか。 降伏点（耐力）の95％では、１０の※乗で破断 降伏点（耐力）の90％では、１０の＃乗で破断 降伏点（耐力）の85％では、１０の＄乗で破断 と回数が延びます。 そして、10^6～7回で破断しない降伏点（耐力）の**％応力は。 それ以下の％でも、原則は破損しませんが、実験側から観た場合の 内容です。
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追加回答します。きわめて荒っぽい話をすれば鋼材では10^6～7の繰返し荷重 で，引張り強度の1/3～1/5のレベルで落ち着きます。SN曲線を両(片)対数の グラフで描くと解かりやすいです。疲労試験はできるだけ実情に近いモデル にするのが望ましいと思います。着目しているパーツ等に発生する実荷重等 から，荷重レベルを設定するのが良いと思います。
お礼
追加のご回答ありがとうございます。 だんだんイメージが沸いてきました。
回答(1)さんも書かれていますが，その部材が 「どのような条件下で使用されるのか？」 がわかれば，どんな力が掛かるかが検討できますよね。それを手掛かりにして，応力振幅を検討すれば良いと思います。(例えば，その部材が強制振動しているとか。) あと，この部材が常に静的な応力を受けているのであれば，疲労限は，文献等の値よりも低下します。これは，例えば「修正グッドマン則」などの検索ワードで調査してみれば如何でしょうか。
お礼
ご回答ありがとうございます。 実条件下と試験条件下について 多分、疲労試験を行う際は材料を試験片 加工して行うと思います。その際に実荷重をどのように計算して試験片形状 での荷重に換算するかで頭を悩ませます。何かよいアドバイスがあれば お願い致します。
疲労の確認は問題とする繰返し荷重(曲げ・引張り,片振り・両振り荷重) を明確にし,できるだけ単純化した形で行うのが望ましいと思われます。 また,問題とする動作回数が1万回以下の場合を低サイクル疲労,1億回以上を ギガサイクル疲労と言います。腐食や応力集中のある場合など不確定要素の 多い場合が前者,比較的安定条件で低荷重の場合は後者に着目します。 Ｓ45Ｃの疲労における疲労限は200～300ＭＰaに分布しており,私は下限値の 疲労限として180ＭＰaを採用しています。 Ｓ45Ｃの疲労データは機会学会や物質・材料研究機構などからデータが公開 されています。物質・材料研究機構のデータはネットで利用者登録すれば閲 覧できます。Ｓ45Ｃに関してはかなり豊富なデータが紹介されているので,改 めて試験する必要は無いかもしれません。物質・材料研究機構のホームペー ジにアクセスしてみてください。
お礼
ご回答ありがとうございます。 また参考HPありがとうごさいます。ゆっくり拝見させていただきます。 もし知見があれば教えてください。たまたま例としてS45Cを挙げさせて もらいましたが、超硬とか疲労データが少ない（稀）な材料の場合の 応力振幅の設定方法とかありますか？小生の漠然とした感覚では 降伏点や引張・圧縮強度の何割を上限応力に設定するとか経験的な ものでも結構ですので、あればご教授ください。
お礼
ご回答ありがとうございます。 設定の目安は降伏点（耐力）の何割という事ですね。