樹脂部品の許容使用ひずみの定義についてのご質問

質問

お世話になっております。是非皆様方のご知見を頂戴したく、投稿させていただきます。何卒宜しくお願い申し上げます。

（ご質問１）
　PA6-GF15材料の部品の許容使用ひずみを机上検討にて設定する場合、何％を許容ひずみとしたら良いかご知見をお借りできませんでしょうか。
（ご質問２）
　机上検討にて決定できない場合を鑑み実測することを検討しております。樹脂テストピースの復元力の測定方法をご存知の方がいらっしゃいましたらご教示頂けませんでしょうか。

（詳細背景）
　現在PA6-GF15の材料を使用した部品設計を行っておりまして、板厚等の仕様を決定する際に重要になってまいります樹脂の許容使用可能歪みを何％とするか、という問題に直面しております。設計しています部品は繰り返し使用（20回までは壊れ無き事が要求）する部品となります。
　樹脂の弾性変形領域内で設計をする場合には、樹脂の板厚が大きくなってしまう等の弊害が出て参りまして、実用性を鑑みるに樹脂の塑性変形領域にも若干またがる設計をする必要があるかと考えています。
　調査いたしました文献に依りますと、許容使用可能ひずみを破断時のひずみの50％とされるという考え方（安全率を2とする考え方）が存在する様ですが、どのような検討結果により50％を導き出したかがご不明であった為、採用できずにいます。
　どなたか、机上検討にてPA6-GF15の許容使用ひずみの定義の仕方をご教示頂けませんでしょうか。
　ちなみに、樹脂材料メーカーに確認したところ、上記と同様に破断時のひずみの50％を許容使用ひずみとするという考えでしたが、繰り返し使用を前提としておりませんでしたので、採用できずにおります。
　繰り返し使用回数の要求値である20回は持つのではないか、と考えてしまうのですが、確りとしたエビデンスを以って先へ進めるべきであり、試作品を作製した後に実測を行った結果、20回持たない可能性も御座いますが、先ず検討段階で設計根拠を基に進めていければと考えております。
　また、2つ目のご質問になりますが、最終的には使用可能ひずみ領域を実測結果を基に決定する必要があるとも同時に考えています。
　測定する項目といたしましては、樹脂の復元力を測定することを考えています。数個の樹脂テストピースを準備いたしまして、(1)引張力を与え(2)リリースし(3)残存ひずみ（＝復原力）を測定する、という方法になります。N回(1)(2)(3)を繰り返し、復元力が一定であれば、新しいテストピースに移行し、前回よりも大きな引張力を与え、同じく復元力を測定します。インプットするひずみが増大すると、復元力が一定とはならず低下すると考えており、このときのひずみを許容使用『外』ひずみ、それ以下のひずみを許容使用ひずみと、定義できるのではないかと考えております。
　可能でございましたら、JIS等の試験方法、若しくは推奨の詳細試験方法（テストピース形状、N数、N回測定、温度、湿度、保持時間等）をご教示頂けませんでしょうか。
　お忙しいところお手数お掛け致しまして、誠に申し訳ございませんが、何卒ご知見を賜りたく宜しくお願い申し上げます。

回答No.2

kon555

まず前提として、樹脂製品の強度試験は個々の使用環境による差異が極めて大きいため、あまり世間的な基準や規格という物は存在しません。また存在する場合でも、それは個々の業界や部品の環境に強く依存するものであり、おそらく御社製品に適応することは不可能です。

　例えば最近の乗用車には樹脂製品は非常に多く採用されていますが、ダッシュボードやバンパー等、日光での熱入力を考慮すべき部品と、後部シート回り等の日光を考慮しなくてよい部品とでは、熱に対する考え方が完全に異なります。
　つまりJIS等での試験規格に依らず、御社製品自身の使用環境を見定めたうえでの、独自の試験条件設定が求められます。また、それこそが樹脂機能製品の設計の根幹ともいえる部分になってきます。

　故に、質問１の「何％を許容ひずみとしたら良いか」という部分については回答が不能です。あえて言うならば、それこそ破断時ひずみの〇％、という安全率基準で考慮するのが一番社内外に説明しやすいかと思います。
　参考になりそうなページ
https://seihin-sekkei.com/plastic-design/safety-factor1/

　ただし樹脂製品は、その製造工程における各種条件や、経年劣化により大きく物性が振れます。それらも考慮した上での安全率設定が求められますのでご注意下さい。

　ちなみに疑問なのですが、「インプットするひずみが増大すると、復元力が一定とはならず低下すると考えており、このときのひずみを許容使用『外』ひずみ」と書かれていますが、何をもってこの時のひずみを許容外と置くのでしょうか？　復元力が低下する＝許容外、とは一概に言えないと思うのですが。

お礼

ご回答誠にありがとうございます。
安全率を何にするかという点につきましては検討いたしましたが、結局測定結果を基に算出しようと考えております。

また、ご質問頂きました『復元力が低下-許容外』につきまして、繰り返し使用回数については20回という要求がございまして、少なくとも復元力測定回数20回以前に復元力が低下したものについてはNG判断をしたいと考えておりますが、これにつきましても30回測定以前に復元力が低下したらNGとするのか（安全率1.5)、または40回測定以前に復元力が低下したらNG（安全率２）とするのかを検討する必要があると考えております。

今後とも宜しくお願いいたします。

回答No.1

hahaha8635

許容量はその機能機構が維持できなくならないように
自分で決めるものです
品質関係の本をお読みください

お礼

早速のアドバイスありがとうございます。
仰られる通りと思いまして、実測を基に許容量を設定するしか方法がない為、詳細な試験方法を確認いたしております。
JIS K7161-1及び2が近しい試験条件かと存じますが、復元力そのものを測定する為の試験ではないと思われるため、試験条件を参考にし、詳細は客先と調整を行い決定をしていこうと存じます。

お忙しいところ、ご回答誠にありがとうございます。
今後とも宜しくお願い申し上げます。