ピストン破損原因の特定

上下方向に揺れることによる振動での、金属疲労。
が考えられる

　流石にこの図だけでは原因は分からないので、『原因が分からない破損箇所の特定する流れ』の方などを。

　まず基本として「破損した現物の確認」は必須です。亀裂はどの方向に入っているのか、拡大観察などで何か分からないか、亀裂意外に打痕や擦れ痕はないか・・・を調べます。
　また可能であれば「破損した実使用環境の確認」もしたいところです。エンドユーザーとの事なので難しいかもしれませんが、想定されているような環境か否か、実際に見れば色々と気づける事は多いですし、『特に不審な環境ではない』と確定するだけでも有意義です。
　また一種の思考法として「これと同じ故障を発生させるならどうすればいいか？」と考えるのは有効です。この時の『同じ』とは、単に亀裂が入って壊れたというだけでなく、亀裂の方向、サイズ、他の傷の有無などなど、諸条件を含みます。

　次に、数が作られている製品なら、他ユーザーでは同様の事例が発生していないかを調査します。完全な同一品がないなら、類似品でも構わないと思います。
　もし一部のユーザーで同種の故障が発生していたなら、そのユーザーとの類似事項から原因が推測できます。逆に、大量に販売された製品だがこのユーザーでのみ発生している、という状態なら、それはそれで原因の絞り込みには有力な手がかりです。

　この辺りの材料が揃えば、幾つか「原因はこれではないか？」という仮説が成り立つと思います。
　ここまでくれば、あとは仮説の検証です。仮説を実証するための再現試験なり、同一品や対策品を再納入しての経過観察なり、というステップに進みます。もしそれで仮説が外れていたり、新しい事実が分かればそれを元に再度仮説を組み立てなおします。

　このような「観察→仮説→検証→観察→・・・」というサイクルで進めることが、原因が分からないトラブルに対処する際の基本です。

どの部分に、どのような亀裂がはいったのか、しっかり観察することが起点ですね。
添付の絵では、円筒部に亀裂が入ったのか、鏡板部に亀裂が入ったのか、両者の接する隅角部に亀裂が入ったのかが分かりません。また、亀裂の方向も重要です。円周方向なのか、長手方向なのか・・・応力のかかり方と対応関係が分かれば原因を探れる可能性を高められます。
可能であれば、亀裂の部分を切り出して、亀裂面を顕微鏡で観察しましょう。繰り返し応力で亀裂が拡大していったのか、瞬時に破壊したのか、亀裂の起点がどこにあるかなど多くの情報が詰まっています。
新幹線の台車の事件を思い出してください。

応力解析ではどうなりますか？
動的強度不足かと。

特定は困難でもある程度の推定なら可能でしょう

１、クランクシャフトの寸法及び回転数と総運転時間
２、推定される負圧圧力
　　（負圧圧力はピストン寸法及びブリーザーから推定可能）
３、クランクケースの材質及び板厚

それらが分れば推定可能でしょう
よーするにただの寿命計算

問題は
数時間でお迎えが来たのか？
数百時間でお迎えが来たのか？
数万時間でお迎えが来たのか？
数百万時間でお迎えが来たのか？

そして御社の保証期間は？
やっぱり1年？それとも５年？１０年？



そもそもですが
破損箇所に掛かる力は負圧だけ？
クランクシャフトからの反力は掛からないの？
振動とかの影響も少なくないだろうし