金属疲労破壊の基礎と破損解析・破壊事例および破壊防止対策

講師の言葉

第１部

機械構造物の破壊事故は、６～８割が何らかの疲労損傷によると言われています。比較的小さな荷重が繰返し負荷されることによって生じる疲労破壊は、前兆を捕らえることが難しく、重大な破壊事故を起こしやすいために恐れられています。したがって、機器の安全設計だけでなく保守や点検なども含めた信頼性を確保する場合、疲労破壊機構の基礎や、基本的な疲労設計手法を理解しておく必要があります。また、実際に破損事故が起こってしまった場合には、得られた破面から情報を探るフラクトグラフィが、破壊事故解析の重要なツールになります。

本セミナーでは、金属材料の基本的な疲労破壊メカニズム、切欠きや平均応力といった疲労寿命に影響を及ぼす諸因子について解説します。さらに、疲労破壊に関連した基礎的なフラクトグラフィについても解説します。個別のご質問も歓迎します。

第２部

構造物の破壊は構造設計者の意図に反した潜在化した応力集中源を有する部位で生じることが非常に多い。その代表的応力集中源としては、溶接部、ボルト締結部、素材内部の介在物等である。構造物の破壊の約80％は種々の荷重変動に基づく疲労破壊とされている。低炭素鋼が多く使用される溶接部位を有する構造物の素材強度は比較的強度の低い場合が殆どである。一方、高力ボルトに代表されるボルト締結部は中高炭素鋼の焼き入れ焼き戻し処理された高強度鋼が多く使用されていることから、疲労破壊が生じることは稀である。構造物の金属破壊は応力集中源と共に素材の強度に大きく依存し、比較的低強度では荷重変動による塑性変形を起因とした疲労破壊、高強度では大気暴露下の錆で生成した水素に基づく遅れ破壊が生じることが多々見られる。従って構造物の破壊防止対策としては、応力集中源と素材の強度を十分把握理解した対策が必要となる。加えて、疲労破壊と遅れ破壊では、素材強度に対する破壊感受性はほぼ真逆であることから、それぞれ異なった防止対策を講じなければならない。

本セミナーでは、ボルト締結部と溶接部における過去の破壊事故の実例を紹介し、応力集中源と素材の強度に大きく依存する金属の破壊を平易に解説する。

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