応力の向きと疲労寿命

質問

設計している部品は、荷重を受けながら回転する構造となっており
最大・最小主歪の向きが回転角に依存するケースについて質問です。

ぱっと思いつく限りでは以下のくらいかと思っています。
・応力の向きは無視して最大・最小をカウント
・例えば最大主歪を基準に最小歪応力を三角関数で向き修正してカウント
・決まらないので実物の強度把握が必要

お詳しい方、ご意見いただけると助かります。

回答No.3

kuroneko2020

回答(2)です。御質問に直接答える知見はありませんが、気になる点が二つあります。

(1)通常の疲労データは単軸応力でのデータです。亀裂の発生や進展方向は主応力方向で決まります。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jfes/79/2/79_58/_pdf/-char/ja

主応力方向が変化する場合、亀裂の進展の方向も変化するそうです。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jwstaikai/2012s/0/2012s_196/_pdf/-char/ja

ということは今回の課題に対し、単軸応力のデータを用いて主応力の大きさだけ調整した解析では不十分な気がします。

(2)材料の疲労特性には方向性があります。
通常の疲労試験片の長手方向は素材の長手方向(圧延方向)になっており、その方向が疲労特性が最も優れています。試験片の長手方向を素材の圧延方向と垂直方向にすると、疲労特性は低下します。低下の程度は主に素材の製造方法と試験片の硬さに左右されます。
主応力方向が素材の長手方向と垂直方向の間を行き来したとすると、それだけで疲労特性が低下します。今回の課題でも同じことが起こるようなら、通常の疲労特性データに基づく解析では危険側の予測になると思います。

二点挙げましたが、質問に対してこれ以上のアドバイスをする知見がありません。

回答No.2

kuroneko2020

疲労試験の中で最も多く使用されている回転曲げ疲労試験は、正に「荷重を受けながら回転する機構」になっているのですが、そのデータではだめなのですか。

(a)材料の疲労強度
http://fatigue.jsms.jp/book/pdf1.pdf
(b)疲労試験機
http://www.jsse-web.jp/kandokoro/kan36.pdf

補足

ご連絡ありがとうございます。

回転曲げ疲労試験の場合ですと、最大主歪・最小主歪の向きは同じだと思いますが、
歪の向きが変化する場合が説明できないのでは、どう見積もるべきか？と、悩んでいるところです。

説明がヘタで申し訳ありません。

回答No.1

hahaha8635

>>応力の向きは無視して最大・最小をカウント
重要なのは向きと
金属は溶けかけの飴のような性質を持つことだけです

補足

ご連絡ありがとうございます。

小生の理解力が足りず申しわけありませんが、
「向きと溶けかけの飴」の解釈がわかりかねます・・・

ある向きに最大主歪が発生すると、別の向きにも同じダメージが入る
＝常に最大応力を拾う必要ありといったイメージでしょうか？