破壊力学と疲労

ある鋼の部品は、応力振幅 σ₁ では1.0×10⁵ 回、σ₂ では1.0×10⁶ 回で疲労破壊する。σ₁ で4.0×10⁴ 回使ったあと、σ₂ で使い続ける。マイナー則(Σn/N = 1 で破壊)で見積もった残りの寿命はどれに最も近いか。

  1. A約6.0×10⁵ 回
  2. B約9.6×10⁵ 回
  3. C約6.0×10⁴ 回
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正解:A. 約6.0×10⁵ 回

σ₁ での損傷は n₁/N₁ = 4.0×10⁴/1.0×10⁵ = 0.40 で、残りは 1 − 0.40 = 0.60 です。σ₂ では1回あたりの損傷が 1/N₂ なので、残りの回数は 0.60×1.0×10⁶ = 6.0×10⁵ 回になります。約9.6×10⁵ 回は、損傷の割合でなく回数そのものを N₂ から引いた値で、応力によって1回の重みが違うことを無視しています。約6.0×10⁴ 回は、残りの割合に σ₁ での寿命 N₁ を掛けてしまった値です。マイナー則は簡便ですが、荷重の順序の影響は表せず、高い応力から低い応力へ移る順では実際の寿命が見積もりより短くなりやすいことが知られています。

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