JISB2704ばねの疲労限度曲線について

質問

• JISB2704ばねの疲労限度曲線について調査しました。ばねの耐久性評価において、上限応力係数を算出し疲労限度線図を参考にすることが一般的です。
• エクセルでパラメータ入力をすれば簡易的な耐久性能評価ができるシートを作りたいとのことですが、疲労限度線図の数値について分からないとのことです。具体的には10^4, 10^5〜10^7に曲線が描かれていますが、この傾きについて知りたいとのことです。
• 分かる方がいらっしゃいましたら教えていただけると助かります。

回答No.3

noname#230359

再出です。

貴殿が質問されている内容での回答ではありませんが、近似値なら算出する手法があります。

“疲れ限度線図”や“疲れ限度線”、“疲れ限度”にて、ネット検索したり、その情報から
書籍検索して、書籍を購入して、算出手法をマスターしてください。

小生は、昔からの手法で、簡易的に、算出しています。
それは、Ｘ－Ｙ座標を用いまして、
ア）“Ｏ”を座標原点として、図を描きます
イ）“Ｏ－Ａ”の“Ａ”はＹ座標値です
　　そして、両振疲れ限度(σw[kg/mm^2])を、垂直応力(Ｙ座標値)とします
　　例えば、引張強さσb[kg/mm^2]の　炭素鋼では0.45×σb[kg/mm^2]±8、特殊鋼で
　　σb＜140[kg/mm^2]なら0.5×σb[kg/mm^2]±10、σb＜140[kg/mm^2]なら70[kg/mm^2]±10
　　を両振疲れ限度(σw[kg/mm^2])として、“Ａ”のＹ座標値(x＝0、Y＝両振疲れ限度
　　{σw[kg/mm^2]}値)とします
ウ）“Ｏ－Ｂ”の“Ｂ”はＸ座標値です
　　そして、直破断力σt[kg/mm^2]を、Ｘ座標値とします
　　例えば、引張強さσb[kg/mm^2]の　炭素鋼では(1.1×σb[kg/mm^2]＋35)±20、特殊鋼で
　　(1.45×σb[kg/mm^2]＋25)±20を直破断力σt[kg/mm^2]として、“Ｂ”ののＸ座標値
　　(x＝引張強さσb[kg/mm^2]値、Y＝0)とします
エ）“Ｏ”から、45°斜め上に線を引き、線Ａ－Ｂとの交点を“Ｃ”とします
　　“Ｃ”通ってＹ軸との平行線を引き、Ｘ軸との交点を“Ｄ”とします
　　線Ｃ－Ｄの長さの２倍が、片振疲れ限度σbo[kg/mm^2]となります
オ）両振疲れ限度(せん断応力)Ｔw[kg/mm^2]は、炭素鋼の場合σb＜80[kg/mm^2]なら0.25×σb±6
　　、σb＞80[kg/mm^2]なら200[kg/mm^2]±6、特殊鋼の場合0.25×σb±10
とかとします
です。
[数値の一部を改ざんして、掲載していますので、使用は控えてください]

また、ばねの種類によっても異なります。

圧縮ばねは、疲れ限度(応力)内のたわみ量で、設計しますと寿命は、
? 熱処理時の不具合ジャム率
? 取扱時の欠損ジャム率
? 材料欠陥ジャム率
等々はありますが、略計算通りになるケース割合が大きいです。

しかし、引張ばねは、ばね部ではなく、フック部分に応力集中や加工時にダメージが残り易く
ばね部よりフック部分の破損割合が圧倒的に多いので、その部分の新たな工夫が必要です。

以上も、設計時に考慮が必要です。
それか、破損したら予備品を多く製作していて、直ぐに交換するとかの対応が必要です。

参考URL添付を忘れていました。

http://jikosoft.com/cae/engineering/strmatf09.html
（　↑　9.疲労限度線図｜材料強度学　）

http://www.kobelcokaken.co.jp/tech_library/pdf/19940401/a.pdf#search='%E7%96%B2%E3%82%8C%E9%99%90%E5%BA%A6%E7%B7%9A'
（　↑　Ｓ－Ｎ線図と疲労限度線図　）

http://jikosoft.com/cae/engineering/strmatf07.html
（　↑　7.S-N曲線｜材料強度学　）

お礼

ご丁寧な回答を頂きありがとうございます。
お恥ずかしい話、ご回答頂いた内容をすぐに理解することが
できないため自分で色々調べながら回答頂いた内容を確認
していきます。