疲労試験での応力振幅

Question

金属材料試験について教えてください。
金属材料の疲労試験を検討しています。小生なりに測定方法を調べてみると
試験片に規則的に変化する応力を負荷して、破断するまでの繰返し数を調べて
SN曲線を作成するとの事でした。

その際に縦軸は応力振幅というファクターで、σ=(最大応力－最小応力)/2
となっていますが、その応力振幅をいくつにすればいいのかが
よくわかりません。
　仮にS45Cの焼入・焼戻し材で疲労試験する際の応力振幅はいくつに設定
して試験開始すればいいのでしょうか？

知見をご存知の方、アドバイスお願い致します。

Accepted Answer

質問の内容を見ましたが、内容が逆です。

σ=(最大応力－最小応力)/2の応力を、MAXとして零→MAX→零→MAX …
を繰り返します。<の応力振幅です>
時間は、衝撃荷重とならない様に、軽量材では５秒程度の周期で実施
でしょうか。
降伏点（耐力）の95％では、１０の※乗で破断
降伏点（耐力）の90％では、１０の＃乗で破断
降伏点（耐力）の85％では、１０の＄乗で破断
と回数が延びます。
そして、10^6～7回で破断しない降伏点（耐力）の**％応力は。
それ以下の％でも、原則は破損しませんが、実験側から観た場合の
内容です。

Answer

追加回答します。きわめて荒っぽい話をすれば鋼材では10^6～7の繰返し荷重
で，引張り強度の1/3～1/5のレベルで落ち着きます。SN曲線を両(片)対数の
グラフで描くと解かりやすいです。疲労試験はできるだけ実情に近いモデル
にするのが望ましいと思います。着目しているパーツ等に発生する実荷重等
から，荷重レベルを設定するのが良いと思います。

Answer

回答(1)さんも書かれていますが，その部材が
「どのような条件下で使用されるのか？」
がわかれば，どんな力が掛かるかが検討できますよね。それを手掛かりにして，応力振幅を検討すれば良いと思います。(例えば，その部材が強制振動しているとか。)

あと，この部材が常に静的な応力を受けているのであれば，疲労限は，文献等の値よりも低下します。これは，例えば「修正グッドマン則」などの検索ワードで調査してみれば如何でしょうか。

Answer

疲労の確認は問題とする繰返し荷重(曲げ・引張り,片振り・両振り荷重)
を明確にし,できるだけ単純化した形で行うのが望ましいと思われます。
また,問題とする動作回数が1万回以下の場合を低サイクル疲労,1億回以上を
ギガサイクル疲労と言います。腐食や応力集中のある場合など不確定要素の
多い場合が前者,比較的安定条件で低荷重の場合は後者に着目します。
Ｓ45Ｃの疲労における疲労限は200～300ＭＰaに分布しており,私は下限値の
疲労限として180ＭＰaを採用しています。
Ｓ45Ｃの疲労データは機会学会や物質・材料研究機構などからデータが公開
されています。物質・材料研究機構のデータはネットで利用者登録すれば閲
覧できます。Ｓ45Ｃに関してはかなり豊富なデータが紹介されているので,改
めて試験する必要は無いかもしれません。物質・材料研究機構のホームペー
ジにアクセスしてみてください。

金属材料の疲労試験についての質問