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最近の疲労き裂進展寿命評価法

机译：近期疲劳裂纹生长寿命评价方法

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疲労破壊現象は産業革命において顕著に発現して以来，多くの研究者がその現象解明と寿命評価法についての研究を行ってきている．しかしながら，現在も疲労による破壊事故は続発しているのが現状で，依然未解明な部分が残っており，今後も継続的な研究の必要性があると考えられる．特に疲労寿命評価法は耐疲労設計に直接結びつくものだけに今後の進展が期待されるべき課題である．図1は鋳造初期欠陥を含む材料とほぼ無欠陥と考えてよい材料に対する板厚10mmの平面曲げ試験片を用いて得られたS-N曲線の例を示したものである．縦軸は負荷応力振幅をそれぞれの材料の引張強度で基準化した標準化応力振幅を取っている．また，図中の中空印は疲労き裂発生寿命（き裂長さ0.1mmで定義）を中実印は破断寿命を表している．丸印で示す無欠陥材料の破断寿命はき裂発生寿命にほぼ等しく，全寿命のほhどを疲労き裂発生寿命が占めていることがわかる．一方，四角印で示す鋳造初期欠陥を有する材料は，応力レベルによらず10{sup}4サイクル程度でき裂発生が確認されている．最大応力振幅のσ{sub}a/σ{sub}B＝0.6でき裂発生寿命N{sub}iは破断寿命N{sub}fの約半分，最低のσ{sub}a/σ{sub}B＝0.3ではN{sub}i/N{sub}f=0.2％となり，全寿命の大部分をき裂進展寿命が占めていることがわかる．疲労損傷発達過程は疲労き裂発生とき裂進展に区別され，寿命評価法も必然的に異なってくる．全寿命中の大部分を疲労き裂発生寿命が占める場合には，従来の応力－寿命関係，すなわちS-N曲線に基づく修正マイナー則に代表される線形累積損傷則により疲労寿命評価が行われる．基礎データとなるS-N曲線の横軸は破断寿命であり，疲労き裂進展寿命も含hだデータが多いが図1に見られるようにその全寿命に対する影響は小さい場合が多く，そのまま利用される場合が多い．一方，後者の疲労き裂進展寿命が全寿命の大部分を占めるという疲労設計の考え方は，航空機や原子力機器等で用いられている損傷許容設計として体系化されている．損傷許容設計では，機器の稼働とともに疲労き裂が初期損傷から進展するという考え方を基本としているため，破断寿命はき裂進展寿命と等しくなる．き裂進展寿命予測は破壊力学を基礎として行われている．本稿では疲労設計法のうち，き裂進展寿命評価法について，簡潔に解説を行うこととする．
机译：由于疲劳失效现象在工业革命中显着表达，因此许多研究人员一直在研究其现象和寿命评估方法。然而，现在由于疲劳导致的破坏事故是连续的，它仍然是不必要的部分，并且认为需要在未来进行持续的研究。特别是，疲劳寿命评估方法是应该预期未来进展的问题，只能直接指导方向性设计。图。图1示出了使用平面弯曲试验件获得的S-N曲线的示例，该弯曲试验件相对于材料的板厚度为10mm，其可以被认为基本上缺陷作为包含铸造初始缺陷的材料。垂直轴采用标准化应力幅度，其具有各材料的负载应力幅度的拉伸强度。另外，图中的空心标记表示疲劳裂纹寿命（0.1mm裂缝长度的定义），并且固体标记表示断裂寿命。可以看出，圆圈所示的非缺陷材料的破碎寿命大致等于裂缝寿命，疲劳裂缝寿命占用。另一方面，无论应力水平如何，具有正方形标记所示的铸造初始缺陷的材料是大约10 {sup} 4个循环。产生裂缝。最大应力幅度{sub} b = 0.6裂缝寿命n {sub} i约束寿命的一半n {sub} f，b = 0.3，n {sub}中的最低σ{sub} a /Σ{sub} I / N {Sub} F = 0.2％，可以看出，大多数全年终身占据裂缝增长寿命。疲劳损伤开发过程通过疲劳裂缝产生裂缝生长来区分，寿命评价方法也不可避免地不同。如果疲劳裂缝寿命占据大部分寿命，则通过传统的应力 - 寿命关系进行疲劳寿命评估，即，基于S-N曲线所示的由修改的次要规则表示的线性累积损失系统。 SN曲线的水平轴是基本数据的是突出的生活，疲劳裂纹增长寿命也是H.对全生活的影响很小，如图1所示。如图1所示，它被用作很多情况。另一方面，疲劳设计的概念：后一种疲劳裂缝的生长寿命占据大部分全年的概念被组织为飞机和核设备中使用的破坏性公差设计。在损伤允许的设计中，由于疲劳裂缝基于设备的操作，突破寿命等于裂纹生长寿命。裂缝增长寿命预测是基于破坏性的力学。本文在疲劳设计方法中，我们将简要解释裂缝生长寿命评价方法。

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