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振幅と平均応力が異なる応力振幅を受ける疲労破壊
2024/04/25 11:50
振幅と平均応力が異なる2つの応力波A,Bを受ける部材があります。2つの応力波は重なることはありません。各々の応力波で、等価応力振幅を求め、大きい方の等価振幅を用い、S-Nカーブで疲労強度を確認しようと考えています。質問は、以下の3点です。
1.上記考えでよいか？
2. 2つの応力波AとBの最大最小応力値から、最大の振幅を求めて、等価応力振幅を算出すべきか？
3.マイナー法を適用すべきか？
※OKWAVEより補足：「技術の森(材料・素材)」についての質問です。
回答 （3件中 1～3件目)
>1.上記考えでよいか
多分ダメでしょう。小さい方の振幅が極端に小さいとか、疲労限のはるか下(例えば1/2以下)とか、ならあるかも知れないけど。なお単純な正弦波に等価応力振幅を適用する必要はないと思いますが。
>2.
これと関連するけど、２つの波を合成して1つの波とし、その平均応力と振幅を考えることはできないのですか(すでに他回答で指摘されている)。応力波は正弦波である必要はなく、いびつな波形でもよいので、合成波形応力の繰り返しと考えれば、累積を考えなくて済むでしょう。
>3.
一つの波形にできない場合は、線形累積損傷則(マイナー則)を使うのが普通だと思います。
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補足ありがとうございます。
応力波Aと応力波Bが同じ周波数の正弦波であって、位相がπ＝180°ずれているのであれば、合成して単一の正弦波として扱えばいいと思います。
応力波Aの振幅をPa、応力波Bの振幅をPbとすれば、合成波の振幅は単純に引き算すればいいので(Pa－Pb)ですね。
単純すぎる結果になりました。
ご懸念があれば、さらに追記なさってください。私よりずっと専門家の回答者がいらっしゃいますので、的確な回答が寄せられると思います。
すみませんが、ご質問の内容についてもう少々教えてくださるようにお願いします。
1) 仮定なさっている応力波Aと応力波Bは、正弦波なのでしょうか？
多くの周波数成分を含むような波形なのでしょうか？
正弦波の場合であれば、周波数が異なっているということでしょうか？
2) 「2つの応力波は重なることはありません。」とは、応力の加わる方向が異なるのでしょうか？ 応力波Aと応力波Bの山の位置（振幅のピーク）が重ならないことが担保されているということでしょうか？
補足
2024/04/25 12:57
1) おおよそ正弦波です。周波数は一つ、AとBの周波数は同じです。応力発生の位相がπズレています。
2）上記のように、応力の方向は一緒です。発生する位相がずれてます。ですので、ピークは絶対に重なりません。
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補足
2024/04/25 13:43
回答、ありがとうございます。早々の対応に感謝します。
私の補足説明がまずかったです。誤解させました。申し訳ありません。
再度、補足説明します。
部材は回転体です。
応力波Aは部材が1回転中に1回発生します。応力波Bも1回転中に1回発生しますが、応力波Aが発生後、半回転後に発生します。つまり、部材は1回転中に、応力波Aと応力波Bを1波ずつ受けます。それぞれの、応力波の振幅と平均応力が異なります。このような状態で、疲労をどう扱うか、という問題です。