6/16 金属材料の疲労破壊メカニズムと疲労設計

富山大学　学術研究部工学系　教授　博士(工学)　小熊 規泰　氏

専門：金属疲労、トライボロジー、強度設計

　機械部品の想定外の破損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。十分な信頼性をもった構造物や製品を設計・製作することは製造側の当然の義務でありますが、経済的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、大局的な視点から、省エネルギー・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あります。

　そこで、製品の設計～製作～運用の各フェーズにおける信頼性確保が重要でありますが、本セミナーでは「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極めて重要な疲労設計について、現象論と設計の考え方について紹介します。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、そのメカニズム（諸説あり）について解説するとともに、これまでの疲労設計法の見直しの必要性について触れさせていただきます。

１．材料の破壊とは
　1.1 材料と静的破壊
　1.2 破壊を支配する応力
　1.3 材料の限界値と破壊の遷移
 
２．疲労破壊の基礎知識
　2.1 疲労現象と有名な事故
　2.2 基本的（力学的）な疲労メカニズム
　2.3 S-N曲線と疲労強度に対する影響因子
　　2.3.1 平均応力
　　2.3.2 残留応力
　　2.3.3 切欠き効果
　　2.3.4 寸法効果
　　2.3.5 表面粗さ
　　2.3.6 環境因子（熱化学的因子）
　2.4 特徴的疲労破面様相
　2.5 疲労強度の改善事例
 
３．疲労設計の基礎
　3.1 外力－強度モデル
　3.2 設計思想
　　3.2.1 応力－ひずみベース設計
　　3.2.2 フェールセーフ設計
　　3.2.3 き裂ベース設計
　3.3 安全率と設計係数
 
４．超高サイクル疲労と今後の課題
　4.1 疲労き裂発生起点の遷移
　4.2 破壊起点の特徴的様相
　4.3 従来設計法で長期使用信頼性が保証できるか？

　□ 質疑応答 □

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