圧縮応力下での亀裂進展について
- 圧縮応力下でも亀裂が進展することはあるのでしょうか。
- 亀裂の原因がはっきりせず、悩んでいます。
- ある鋳鋼製の部位に亀裂が発生しましたが、その亀裂周辺は圧縮応力しか発生しておらず、引張応力はかかっていないという状況です。
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圧縮応力下での亀裂進展について
ある鋳鋼製(SCW480) の部位に亀裂が発生しました。 原因は推定なのですが ８年前に摩耗対策の一環として溶接硬化肉盛を実施 したのですが、現地溶接のため 熱処理をきっちりと出来なかったために (350度程度までしか後熱しなかった)、残留応力が発生して母材に亀裂が 発生したと考えています。 それはよいのですが 問題は その亀裂周辺は 機械稼働時 圧縮応力 しか発生しておらず 引張応力はかかっていないにも関わらず 亀裂が進展して表面に現れてきていました。 (歪ｹﾞｰｼﾞによる確認結果 -20Kgf/mm2程度でした) そこで質問です。 圧縮応力でも亀裂が進展することはあるのでしょうか。 亀裂進展の原因がはっきりせず 悩んでいます。
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疲労における亀裂進展は応力振幅で起こります。たとえ圧縮応力範囲でも 応力変動があれば発生した亀裂は進展します。応力変動があるとバウシンガ ー効果による降伏点の低下が起こり、疲労応力(亀裂発生の応力)は修正グッ ドマン線図で示すように平均応力と応力振幅の大きさに関連します。
＞摩耗対策の一環として溶接硬化肉盛、、、現地溶接 荷重変動がある箇所のように思われる。面の仕上げはグラインダー程度なのか、土木機械のような使い方で仕上げ無しでしょうか？ 圧縮でも静荷重なら、穴のような極端な欠陥はさておき、微少な亀裂は密着して荷重を受け得るので応力集中はほとんど起きないはず。 引張りなら亀裂は荷重を周りに負担させてしまい、応力集中して亀裂が育つことが考えられる。 このように動荷重の片振り、あるいは両振りの荷重は如何？ 更に、摩耗対策のコトバからは衝撃も有り得るように思え、面の状態からも不均等な負荷になっているとか、計算や応力実測より悪い状態が次々想定されます。
お礼
ありがとうございます。 ご想像の通り 衝撃も大きいです。 というよりも 対象がメカプレスであり ほとんど衝撃です。 面も 摩耗しては加工 摩耗しては加工 の繰り返しでした。 不均一な荷重がかかった可能性は 確かに おおいにあります。
＞圧縮応力(以下)でも亀裂が進展することはあるのでしょうか。 ＞亀裂進展の原因がはっきりせず 悩んでいます。 現地溶接であったので熱処理不備による母材亀裂が発生となっていますが、 ? 溶接による母材又は溶接ビードに微小亀裂が発生していた。 ? 溶接後のビード部の仕上げをしなかった、又はアンダーカット等で応力集中が発生し 圧縮応力以下でも微小破壊が発生した。(応力集中は圧縮応力の3倍程度は稀でない) 等々でも発生します。 そして、母材又は溶接ビードの微小亀裂部に、応力集中がまた発生し亀裂が進展したと 考えます。 歪ｹﾞｰｼﾞによる確認結果である－20Kgf/mm2×3(応力集中係数)＝－60Kgf/mm2となるように です。 これでは、圧縮応力に強い鋳鋼製(SCW480)でも、圧縮破壊＆進展が発生しても おかしくはないと思います。 また、圧縮応力が繰り返し掛かる場合には、片振りの繰り返し荷重となり、一般的な使用法 では安全率をみて許容応力を算出します。 繰り返し荷重の回数が多い場合には、疲労(疲労限度、S-N曲線)で応力を算出します。 圧縮と引張応力が交互に繰り返し掛かる場合には、両振りの繰り返し荷重となり…です。 繰り返し荷重が掛かる場合には、圧縮応力荷重以下でも破壊/亀裂が発生します。 それが、応力集中との相乗効果で、圧縮破壊＆進展が発生と付け加えておきます。 疲労(疲労限度、S-N曲線)に関しては、以下のURLがを確認下さい。 http://kousyoudesignco.dip.jp/ZAIRIKI-tukare.html ↑ 炭素鋼のS-N曲線等 http://www.crane-club.com/study/dynamics/load.html ↑ 2. 繰返し荷重 等
お礼
ありがとうございます。 非常にわかりやすい説明で 小生にも理解できました。 圧縮破壊＆進展ってあるのですね。 結構 誤解している部分もあったので参考になりました。
>>残留応力が発生して母材に亀裂が発生したと考えています。 と書いているので 応力腐食割れは理解してると思います 一度われが発生するとその周辺には複雑な応力になるので （圧縮されているということはどっかが引っ張られているっていうこと） 外力が耐久力以下でもわれが進展していきます
お礼
ありがとうございます。 実は 応力腐食割れは きちんと理解できていません。。 ちょっと勉強してみます。
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