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金属材料基礎講座-42

疲労試験

 材料の疲労強度を調査するため、繰返し応力を負荷する疲労試験があります。疲労試験は応力負荷の方法によって引張圧縮式、ねじり式、回転曲げ式、平面曲げ式、ローラーピッチング式などの種類があります。これは材料に負荷される応力の種類が異なるため、最も重要な応力の種類に対して疲労試験を行う必要があるからです。いずれの疲労試験でも応力負荷、無負荷(または逆方向の応力)を繰返し行い、疲労破壊を起こすまでの応力負荷回数を測定します。疲労試験の結果はS-N曲線としてまとめられます。S-N曲線を図1に示します。縦軸に応力値、横軸に対数目盛で繰返し数をプロットします。炭素鋼の場合100万回から1000万回程度の繰返し数になると、それ以降はどれだけ応力負荷を行っても疲労破壊しない疲労限度という現象が現れます。疲労限度以下の応力を負荷しても疲労破壊を起こさないと見なされ、設計上非常に重要な応力となります。一方、アルミニウム合金などのS-N曲線では炭素鋼の様な明確な疲労限度を示しません。そのため、低応力でもいずれは疲労破壊を起こします。