質問: 梁の疲労寿命について、表面応力以外の影響はどのよ... 梁の疲労寿命について、表面応力以外の影響はどのように考慮すれば良いでしょう 梁にかかる許容応力を求める際、材料から求めた’引っ張り応力’’疲労限度’’降伏応力’から疲労限度線図を用いようと考えます。 仮に梁の長さ方向に残留応力がある場合、負荷応力から残留応力を差し引きします。(圧縮残留応力なら、その分応力をマイナス、引っ張り残留応力なら、その分応力をプラス) そして亀裂発生は梁の表面から発生するので、表面の残留応力を考慮した疲労限度線図が疲労寿命の判断材料となると理解しています。 【質問】 梁の内部の材料状態は本当に影響因子では無いのでしょうか? 例えば梁が鍛造材で、梁の長さ方向に鍛流線がある場合と梁の厚さ方向に鍛流線がある場合だと結果は大きく変わるように感じます。 (表面層以外の深部の残留応力も寿命に影響するのでは?) 【前提条件】 梁材の表面の残留応力は表面切削仕上げに伴うもので、材料の鍛流線の方向に関わらず深さ50μm程の深さまで同等に残っています。
回答: 梁の疲労強度を求めるとは、珍しいですね。私は一度も計算したこと無いです 一般に構造材であれば、疲労強度は引張強さの50~60%と言われており、また 降伏点は、引張強さの60%とすると建築ならば基準強さを降伏点の1/1.5倍と している訳で、こうなると既に疲労強度の安全率を約1.5倍程度は見ていると いうことにならないか?なおかつ構造材での梁たわみは単純はり1/300以下と 規定されているし、機械のフレームならば振動を考慮してそれ以上はとるから 更に安全率は多くなる筈と思うので疲労を考えるのは特殊なんじゃないのかな もっとも重要で特殊な梁ならば理論もそうだが実機で試験が良いと思うけど。 最後に・・鍛造流≒ファイバーフローが強度計算などに考慮されているものを 見たことがないが(私だけ?)強度が高いのは判るが一体、どれ位強いのかな 鍛造材を切削したのですね。鍛造材自体には欠陥が無かったのでしょうか? どうも計算値と実機の結果が離れ過ぎているようなので、それが切削による 残留応力だけなのか(恐らく小さい)疑問に思います。ここは、鍛造=強度高 という概念を捨てて、私ならば真っ先にここをまづ疑ってみますけど。 鍛造材でない通常の焼きならし材ででも試験し、ここをクリアにしてみては? 破壊工学からいうと微小な欠陥でも鋭利な傷なら容易に成長するらしいですが