材料力学用語辞典：疲労強度
【書き起こし】疲労強度ってなに？材料力学の専門用語を分かりやすく説明【材料力学用語辞典】
(00:00) こんにちは この材料力学用語辞典では材料力学で出て くる専門用語をわかりやすく説明していき ます 今日の用語は疲労強度です材料力学用語 辞典ではこれまでに材料の強度で様々な 強度の種類を紹介しました まず復習です ゆっくりとした一定の速度で棒を引っ張る 時 初めは時間とともに応力が増加していき ます そのまま一定の速度で引っ張り続けると あるところから応力の増え方が変わります これは弾性変形の範囲を越えて塑性変形が 始まるからです さらに引っ張り続けると材料が破断します この材料が破壊する限界のことを強度と いい ゆっくりとした速度の負荷で破壊する強度 を静的強度と言います 次に性的強度より小さい負荷をかけて負荷 を取り除くと元に戻ります
(01:06) 静的強度より小さい不可なので破壊はし ません 同じ大きさの負荷をもう1回掛けて 取り除いても破壊はしません 静的強度より小さい不可なので1回や2回 では破壊しません 横軸を時間から回数に変更して同じ大きさ の負荷をまたかけます 回数を増やします もっと増やします このように回数を増やしていくと静的強度 より低い応力であっても破談に至ります この静的強度より小さい繰り返しの負荷で 破断する共同疲労強度と言います 疲労強度は破断するまでの回数によって 変化します この疲労強度と繰り返し回数の関係を応力 ストレスと回数ナンバーの頭文字から sn 曲線と言います 繰り返す応力が大きい場合と 応力が小さい場合を比較すると 応力が大きいほど破断までの回数が少なく
(02:13) 応力が小さいと回数が多くなります 応力の変動の大きさを表す応力振幅と破断 までの回数の関係を整理しましょう 応力振幅とは一番大きい能力と一番小さい 応力のさの1/2のことです 応力振幅が大きい場合は破談までの回数が 少なく 応力振幅が小さい場合は破談までの回数が 多いので 右下がりの関係になります2点だけだと 関係がわかりにくいので点数を増やすと このような曲線になりますこのグラフの 縦軸と横軸の両方を対数表記に帰ると直線 に近くなるという特徴があります ただしどこまでもこの直線の関係になる わけではなく材料によってはある応力より 下には下がらなくなります つまりこのようなに直線になります この2つの直線の境目はおおむね10-7 条会で
(03:16) この加減の応力を疲労限度と言います つまり 発生する繰返し応力が疲労限度以下の場合 疲労による破談は起きないことになります 疲労限度は炭素鋼などの材料で明確に表れ ます 一方アルミなどの材料では疲労限度が見 られず中の7乗海を越えてもダラダラと 下がっていくことが知られています 疲労強度が課題になるケースを考え ましょう 疲労強度が課題になる機会として使用回数 の多い機械や振動の大きい機械温度変化の 大きい機械などが挙げられます橋の場合車 が通るたびに負荷がかかるので繰り返しの 負荷の回数が非常に多くなります 自動車の場合エンジンや路面などから様々 な振動を受けるので深野回数が非常に多く なります パソコンの場合使用中は温度が上がり シャットダウンすると温度が下がるので 温度変化によって生じる熱応力という応力
(04:22) が繰り返し生じます このように疲労はさまざまな製品で課題に なります また使い始めではなく何年も使った後に 壊れることも疲労強度の課題です すぐに壊れるのはそれはそれで問題ですが 問題がすぐに見つかるので早く対策する ことができます それに対して疲労による破壊はなかなか 見つけることが難しいです また疲労試験には時間がかかることも課題 になります 例えば先ほど疲労限度になるといった中の 7乗回の試験をしようとすると1秒で1回 負荷をかけても数カ月かかってしまいます 疲労は問題を見つけることが難しく試験に も時間がかかるのであらかじめ問題を 洗い出して対策しておくことが重要になり ます まとめです 静的強度より小さい繰り返しの負荷で破壊 する強度を疲労強度と言います 応力振幅が大きいと破断までの回数が
(05:27) 少なく応力振幅が小さいと回数が多くなり ます この関係を sn 曲線と言います 回数を増やしても破断しなくなる言動疲労 限度と言います 疲労限度は炭素鋼などで明確でアルミなど では見られません 今回のご視聴ありがとうございました このチャンネルでは材料力学を用いて効果 的な筋トレの姿勢を考えたり家の構造の ように材料力学を使って作られているもの について考えたりと材料力学が生活にどの ように役立つかを考えています ぜひそちらの動画もご覧ください チャンネル登録と高評価もお願いします それでは次回の動画でお会いしましょう
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