応力の向きと疲労寿命

回答(2)です。御質問に直接答える知見はありませんが、気になる点が二つあります。

(1)通常の疲労データは単軸応力でのデータです。亀裂の発生や進展方向は主応力方向で決まります。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jfes/79/2/79_58/_pdf/-char/ja

主応力方向が変化する場合、亀裂の進展の方向も変化するそうです。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jwstaikai/2012s/0/2012s_196/_pdf/-char/ja

ということは今回の課題に対し、単軸応力のデータを用いて主応力の大きさだけ調整した解析では不十分な気がします。

(2)材料の疲労特性には方向性があります。
通常の疲労試験片の長手方向は素材の長手方向(圧延方向)になっており、その方向が疲労特性が最も優れています。試験片の長手方向を素材の圧延方向と垂直方向にすると、疲労特性は低下します。低下の程度は主に素材の製造方法と試験片の硬さに左右されます。
主応力方向が素材の長手方向と垂直方向の間を行き来したとすると、それだけで疲労特性が低下します。今回の課題でも同じことが起こるようなら、通常の疲労特性データに基づく解析では危険側の予測になると思います。

二点挙げましたが、質問に対してこれ以上のアドバイスをする知見がありません。

疲労試験の中で最も多く使用されている回転曲げ疲労試験は、正に「荷重を受けながら回転する機構」になっているのですが、そのデータではだめなのですか。

(a)材料の疲労強度
http://fatigue.jsms.jp/book/pdf1.pdf
(b)疲労試験機
http://www.jsse-web.jp/kandokoro/kan36.pdf

>>応力の向きは無視して最大・最小をカウント
重要なのは向きと
金属は溶けかけの飴のような性質を持つことだけです