疲労強度【材料力学用語辞典】

材料力学用語辞典では、材料力学で出てくる専門用語を分かりやすく紹介しています。今回の用語は「疲労強度」です。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

疲労強度とは

材料に荷重をゆっくり加えて破壊する応力が「静的強度」です。そのため、静的強度より小さい応力が1回生じただけでは破壊しませんが、繰り返し生じると破壊することがあります。この様に、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」といいます。

疲労破壊は機械や構造物の破壊原因として非常に多く、振動などの繰り返し荷重を受ける機器の設計では必ず考慮が必要です。

S-N曲線と疲労限度

応力振幅と破断までの繰り返し回数の関係を示したグラフをS-N曲線（エス-エヌ曲線）といいます。横軸には対数軸、縦軸にはリニア軸や対数軸を用います。応力振幅が大きいと破断までの回数が少なく、応力振幅が小さいと回数が多くなります。

回数が10の7乗回以上でS-N曲線が水平に近づき、それ以下の応力振幅では何回繰り返しても破断しなくなることがあります。この限界を疲労限度といいます。疲労限度は炭素鋼などの鉄鋼材料では明確に現れますが、アルミニウム合金などでは明確な疲労限度が見られないことが多いです。

まとめ

• 疲労強度：静的強度より小さい繰り返しの負荷で破壊する強度。
• S-N曲線：応力振幅が大きいと破断までの回数が少なく、応力振幅が小さいと回数が多くなる関係を示すグラフ。
• 疲労限度：回数を増やしても破断しなくなる限度。炭素鋼などで明確で、アルミなどでは見られない。

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