質問: 疲労寿命における残留応力の効果 繰り返し荷重による疲労試験の場合。表面に圧縮の残留応力が掛っている部材は、その残留応力以下の引っ張り応力では破損しない。 と考えてよいでしょうか? 例:片持ち梁の部材の表面(梁長手方向)に400mpaの圧縮残留応力が掛っている場合。梁の根元にかかる繰り返し応力が400mpa以下であれば、計算上無負荷のため絶対に梁は疲労破壊しない。 この考えは正しいでしょうか? 勿論内部や表面に欠陥は無い事を前提にした考えです。 最近同じような質問ばかりさせ頂いておりますが、どうにもスッキリせずどの質問も閉じられない状態です。 よろしくお願いいたします。
回答: 絶対に疲労破壊しないとはいえないと思います。常時-400mpaの応力が作用しているところに応力振幅が300mpa(絶対値は常時作用している応力以下)の繰り返し応力が作用したとします。この場合、平均応力が-400mpa、応力振幅が300mpaです。この点を材料の疲労限度線図上にプロットして安全領域にあればいいですが、そうでない場合は疲労破壊する可能性があります。 圧縮による疲労破壊の経験はありませんが、以下の文献のように、最大応力が負(圧縮)でも疲労破壊はあります。 渡辺他,低炭素鋼のき裂進展挙動に及ぼす平均応力の影響,日本機械学会論文集(a編),51巻472号,p2692~p2698(webで見ることができます)