試験・調査報告

-1-機械や構造物に変動する力や振動が長期間にわたって加わった時に、材料の静的な力(降伏力、引張強さ)から予測しにくい小さい力(応力)で亀裂が発生・伝播し、最終的には破断に至る現象です。私たちが日ごろ利用している鉄道のレールや橋、エレベータのワイヤロープなどは、疲労破壊をおこしそうな環境と感じます。機械や構造物が壊れる80%以上は、疲労が関与していると言われています。これだけ多くのものが疲労で壊れるのは、以下に示すように、疲労亀裂の発生に対して、通常の静的強さからは予想しにくい様々な要因があるためです。[1]使用応力条件:部材に加わる変動応力の大きさ、繰返し数などがある。次の「切欠き」が特になくても、静的降伏応力の数分の1以下の変動応力で疲労破壊が発生する。[2]切欠き:機械や構造物の場合では、凹んだ角部等の構造的・形状的に応力が集中する箇所(切欠き)で疲労亀裂が発生する。特に、角部のR形状が鋭いものは発生しやすい。また、粗い切削痕や材料欠陥(介在物等)も切欠きになることがある。[3]使用環境:腐食環境で繰返し応力が加わると、さらに低い応力で亀裂が発生し、伝播することがある(腐食疲労)。また、腐食孔が生じると、そこが上述の切欠きとなる恐れもある。[4]その他:結晶粒度、硬さ等の素材材質や残留応力等の影響。従って、疲労破壊を防止するために、これらの要因を考慮した設計、材料選定、製作、保全など疲労破壊で機械や構造物が壊れた時に、その割れた面(破面)がどのように見えるかを、低炭素鋼を用いて、下記に示す条件で両振り疲労試験(引張荷重と圧縮荷重を交互に繰返し加える試験)を行った試験片で紹介致します。*試験方法*試験結果最大応力:180MPa(N/mm2)破断繰返し数:145,000回最小応力:-180MPa(N/mm2)応力振幅:360MPa(N/mm2)急速破断領域疲労破面領域が行われています。疲労破面><疲労破壊試験・調査報告疲労破壊とは><割れ破面試験片寸法:4.0t×10.0w(mm)矢印:亀裂の伝播方向点線:ビーチマーク図1両振り疲労試験方法と割れ破面(マクロ破面)