プラスチック製品の強度設計における安全率設定入門

安全率 (安全係数) とは材料の破壊強度を許容応力で割った値であるので、設計上では安全率が高いほど製品の信頼性は高くなる。しかし、プラスチック材料では、許容応力に関する考え方が確立していないので、安全率そのものが明確でないことが多い。その理由は、プラスチックでは粘弾性挙動、熱、紫外線、水分などによる劣化、化学的要因による劣化、さらには成形加工工程での強度低下などが関係するからである。 　本講では、プラスチックの安全率に与える諸要因について解説し、講師の体験を元にして、安全率または許容応力を決める考え方を述べることにする。

1. プラスチックの製品設計における安全率の考え方
   1. 安全率とは
   2. プラスチック固有の課題
2. 安全率に影響する諸要因
   1. 応力亀裂
      1. ストレスクラック
      2. ケミカルクラック
   2. 負荷応力と破壊強度
      1. 引張強度
      2. 曲げ強度
      3. 衝撃強度
      4. 持続応力下の強度
      5. 疲労強度
   3. 成形要因
      1. 成形時の劣化
      2. 残留応力
      3. ウェルドライン
      4. 応力集中
   4. 環境劣化要因
      1. 熱劣化
      2. 加水分解劣化
      3. 紫外線劣化
3. 安全率または設計基準の設定の考え方
   1. 許容応力
      1. 静的応力
         • 引張
         • 曲げ
      2. 定ひずみ下の応力
      3. 定応力下の応力
         • クリープひずみ
         • クリープ破壊
      4. 疲労応力
   2. 長時間寿命の予測
      1. 熱劣化寿命
      2. 加水分解劣化寿命
      3. 紫外線劣化寿命
   3. 加速試験による実用製品の信頼性評価
• 質疑応答