フレッティング疲労【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「フレッティング疲労」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。

フレッティング疲労とは

フレッティング疲労とは、圧縮荷重で固着している接触部（締結部や嵌合部など）に繰り返し荷重が作用したとき、平滑材料の疲労強度より大幅に小さい応力で疲労破壊する現象です。疲労強度が平滑材料の1/2〜1/3に低下する場合もあります。

発電プラントのタービン、航空機のジェットエンジン、自動車のエンジン、ボルト締結部や軸受けなど、機械・構造物の接触部を持つ多くの箇所が対象となります。

フレッティング疲労のメカニズム

通常、接触端部でき裂が発生しても、き裂先端が圧縮場であればき裂は開口せずに進展しません。しかし、フレッティング（微小すべりによる摩耗）が生じると、摩耗によって接触端部に応力特異場が形成され、き裂が発生します。さらに摩耗が進むと、き裂先端が圧縮場ではなくなり、き裂が開口・進展して最終的に破壊に至ります。これが平滑材料より大幅に低い応力でも疲労破壊が起こる理由です。

まとめ

• フレッティング疲労とは、圧縮荷重で固着する接触部に繰り返し荷重が作用して、平滑材料の疲労強度より小さい応力で疲労破壊する現象。
• 応力特異場でき裂が発生し、局所的な摩耗でき裂先端が圧縮場でなくなることでき裂が進展して破壊に至る。
• 発生の有無は、接続部の形状や材料、圧縮面圧、繰り返し負荷の大きさで決まる。応力特異場を避ける形状を用いることが有効な対策。

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まとめ

• フレッティング疲労は、圧縮荷重で固着する接触部に繰り返し荷重が作用して、平滑材料の疲労強度より小さい応力で疲労破壊する現象。
• フレッティング疲労は、応力特異場でき裂が発生し、局所的な摩耗でき裂先端が圧縮場でなくなり、き裂が進展して破壊に至る。
• フレッティング疲労発生の有無は、接続部の形状や材料、圧縮面圧、繰り返し負荷の大きさで決まる。応力特異場を避ける形状を用いることが有効。

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