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The Japan Welding Engineering Society

  

   

▼No.

Q04-02-17

 

▼小分類

継手の強度

 

▼キーワード

不規則な振幅応力

 

 溶接技術教育シート
  (IIWシラバス)
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振幅が一定でない応力に対する疲労強度はどうなりますか。

  

  

図1に示すように,不規則に変動する荷重においては,レインフロー法などのアルゴリズムにより波形分解を行う必要がある。これにより各応力レベルσiごとの頻度niを求めることができる。各応力範囲レベルごとの繰返し頻度niを以下の式で累積し,損傷値D=1になったところで疲労損傷(マイナー則)が起きると仮定している(図2参照)。

 

ni

:応力範囲レベルΔσiの頻度

Ni

:一定振幅化のSN線図において,応力範囲Δσiでの
判断繰返し数

一定振幅下においては,疲労限度(耐久限度)応力以下では疲労損傷が起きないが,変動荷重のように疲労限度以上の応力と組み合わされることにより,疲労限度以下の応力も疲労損傷に寄与することがある。そのため振幅が一定でない応力に対する疲労強度の評価としては,疲労限度以下の応力も損傷に寄与するような評価をする必要がある。そこで一般的にはSN線図の傾きを疲労限度以下に延長し,すべての応力範囲レベルによる疲労損傷を累積する修正マイナー則が用いられている。

また,Haibachらにより,疲労限度以下のSN線図の傾きmを(2m-1)に減じて,累積損傷値を求める手法が提案されている。この手法は欧州の基準に採用されている(図3参照)。

日本鋼構造協会「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」では,変動応力下を受ける際に,疲労に寄与しない耐久限度の回数を10倍のばし,その回数までSN線図を延長した線図を用いて,累積損傷値を求める手法が示されている(図4参照)。


参考文献

1)遠藤達雄ら:「Rain Flow Method」の提案とその応用,九州工業大学研究報告,(1974)

〈毛利 雅志〉