金属材料の疲労破壊・疲労設計の基礎知識習得講座

機械部品の想定外の損傷はシステムの故障を招くばかりでなく、人命や環境に多大なる危害を及ぼす重大事故につながる可能性を秘めています。十分な使用信頼性を有する構造物や製品を設計製作することは製造者の当然の義務でありますが、経済的な観点に立脚すれば過剰品質は避ける傾向となります。また、大局的な観点から、省エネルギ-・環境負荷低減のための製品の長期使用とその信頼性確保は重要な課題です。 　そこで、製品の設計～製作～稼働の各フェーズにおける信頼性確保が重要となり、本講義では「ものづくり」の上流にある設計段階における信頼性について、中でも長期使用にとって最重要な疲労設計について、疲労現象の基礎を解説するとともに、その考え方と設計手法の関係を紹介します。 　さらに、近年世界中で注目されている超高サイクル疲労について、その現象とメカニズムについて解説し、これまでの疲労設計法の見直しの必要性について触れます。

1. 材料破壊の基礎知識
   1. 材料と静的破壊
   2. 破面様相
   3. 材料の限界値と破壊の遷移
2. 疲労破壊の基礎知識
   1. 疲労現象と有名な事故
   2. 疲労メカニズムの基礎
   3. 特徴的疲労破面様相
      1. ラチェットマーク
      2. ビーチマーク
      3. ストライエーション
      4. シャーリップ
      5. フィッシュアイ
   4. S-N曲線と疲労強度に対する影響因子
      1. 平均応力
      2. 残留応力
      3. 切欠き
      4. 寸法効果
      5. 表面粗さ
      6. 環境因子
   5. 疲労強度の改善事例
3. 疲労設計の基礎知識
   1. 外力-強度モデル
   2. 有限寿命設計
   3. 疲労限度設計
   4. 設計疲労曲線
   5. 疲労亀裂進展寿命設計
   6. 損傷許容設計
4. 超高サイクル疲労と今後の課題
   1. 亀裂発生起点の遷移
   2. 破壊起点の特徴的様相
   3. 国内外の疲労研究の動向
5. 質疑応答