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DIN 50100、ASTM E466-15、ISO 1099の高サイクル疲労試験(S-N試験)

高サイクル疲労(HCF)試験

DIN 50100 /ASTM E466-15/ ISO 1099の高サイクル疲労試験(S-N試験も含む)では、材料またはコンポーネントに対して、周期的に変化する(繰返し)荷重で応力が加えられます。ASTM D3479は複合材の試験について記載しています。 

高サイクル疲労試験は 有限疲労寿命強さ や 高サイクル疲労強さ を引張、圧縮、曲げやねじりの荷重を加えて測定するために行われます。特にコンポーネントの場合、高サイクル疲労試験では、構造や材料の変更によって生じた可能性のある弱点を特定できます。低サイクル疲労強さ は高サイクル疲労試験では考慮されません—これは 低サイクル疲労試験によって求められます。.

高サイクル疲労試験では、振幅応力と平均負荷は、シングルステージの疲労試験中は常に一定です。振幅応力の大きさに応じて、試験片が破断する前にさまざまな周波数が適用できます。

DIN 50100/ASTM E466-15/ISO 1099の高サイクル疲労試験を実施

高サイクル疲労試験では材料やコンポーネントの有限疲労寿命強さ と 高サイクル疲労強さ が求められます。このため数多くの試験片に対して繰返し負荷をかけていきます。

  • S-N試験はある決められた試験片の破損(破断やき裂)が発生するまで実施します。
  • この試験では特定のサイクル数(サイクル数のしきい値)が定義されています。試験に認識可能な破損無しでこのサイクル数のしきい値に達した場合、耐久性があると見なされるか、runout試験片とされます。

繰り返し応力の平均、高、および低は、すべての高サイクル疲労試験で一定です。同じS-N曲線の試験では、平均応力のみ、または高応力と低応力の比率のみが変更されます。

S-N 曲線 (Woehler Curve)

いくつかの高サイクル疲労試験で決定された繰り返し振幅応力とサイクル数の測定値は、S-N 曲線.となります。

S-N曲線から、特定の振幅応力に対する応力変化の最大数を読み取ることができます。

S-N曲線は3つのエリアに区分けされます:

  • 低サイクル疲労 K:高い振幅応力は試験片に塑性ひずみを引き起こし、少ないのサイクル後に破損する原因になります。低サイクル疲労のエリアはDIN 50100規格ではカバーされていません。
  • 有限疲労寿命 Z:振幅応力の大きさに応じて、試験片は特定の数のサイクルしか維持できません。

有限疲労寿命曲線

両対数表現では、S-N曲線の有限寿命疲労範囲はほぼ直線です。この直線は有限寿命疲労曲線とも呼ばれます。

有限寿命疲労曲線の位置と勾配は、多くのものに影響されます:

  • 材料
  • 試験片形状
  • 負荷タイプ
  • 生産条件
  • 熱処理
  • 表面粗さ

DIN 50100/ASTM E466-15/ISO 1099の高サイクル疲労試験向け製品

高サイクル疲労試験に必要な振幅応力を負荷するためには、様々な試験機が使用できます。試験機は、試験片または試験装置の剛性の調整または変化を補正できるものでなくてはなりません。

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