散逸エネルギー計測による切欠試験片の疲労限度の評価

摘要

近年，新しい疲労強度評価法の一つとして，散逸エネルギー計測による疲労限度予測法が開発された．この手法は，繰返し負荷を受けた金属材料に生じる温度上昇を高性能の赤外線サーモグラフィによって計測し，その結果得られた応力振幅と温度上昇量の関係に基づいて疲労限度を予測するものである．その特徴は，通常の疲労試験に比べて格段に短い時間で疲労限度が決定できること，および試験片のみならず実製品にも比較的容易に適用できることにある．そのため，部品や製品レベルでの疲労寿命評価の低コスト化の観点から，この手法の実用化に対する期待が高まっている．しかし，この疲労限度予測法については，応力振幅と温度上昇量の関係に基づく疲労限度の決定について理論的根拠が完全には解明されていない．そのため，現状では，材料毎に疲労限度予測の妥当性を検証する必要がある．これまで数種の材料に対しては，検証事例が報告されている．しかし，これら検証事例は従来の疲労寿命評価法であるS-N曲線から求められる疲労限度とエネルギー散逸による温度上昇量の測定結果から予測された疲労限度が一致するという点が記されているに留まっていた．そこで，本研究では，応力集中係数の異なる複数の試験片に適用し，別途疲労試験によって求めた疲労限度と比較して，その適用範囲を検討した．