[發明專利]部件的疲勞破壞評價裝置、部件的疲勞破壞評價方法及計算機程序

無效

• 申請號: 201280014833.2
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN103460015A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 島貫廣志
• 申請（專利權）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 高迪

技術領域

本發明涉及部件的疲勞破壞評價裝置、部件的疲勞破壞評價方法、以及計算機程序，尤其適于對承受反復載荷的機械部件的內部疲勞進行評價。

背景技術

以往，對于承受反復載荷的機械部件（金屬部件等），大多進行用于防止疲勞破壞的設計。作為用于決定針對這種部件疲勞的容許應力的以往的典型方法，對于彈簧，有非專利文獻1中記載的方法。通常，作為原料的疲勞特性，對每個鋼種都規定有容許應力，所以在非專利文獻1中記載的方法中，由此決定容許應力。但是，對于沒有規定容許應力的鋼種或特殊的鋼種，則要另外決定容許應力。無論怎樣，都是對根據彈簧的疲勞試驗的結果的實績得到的疲勞強度乘以合適的安全系數，由此來規定容許應力。另外，對于其他機械部件，大多也是以實物的試驗結果為基礎來決定容許應力。但是，對于難以進行實驗的形狀的部件，由平滑圓棒試驗片的旋轉彎曲等使用了疲勞試驗片的疲勞試驗的結果來求出其疲勞強度，考慮由形狀引起的應力集中，推測作為部件的疲勞強度。此時，在認為作用應力的平均對疲勞特性影響較大的情況下，使用修正古德曼線圖等能夠推測平均應力的效果的方法，根據考慮了部件的疲勞龜裂產生部（應力振幅最大的部位）的平均應力而求出的疲勞試驗片的疲勞強度（疲勞極限），推測部件的疲勞強度，并賦予適當的安全率，由此進行部件的疲勞設計。另外，在該方法中，作為作用于部件的應力，只評價疲勞破壞的危險度最高的部位的應力。

另外，在非專利文獻2中，作為推測機械部件的疲勞強度的公式，提出了只根據存在于材料內部的夾雜物的尺寸和硬度求出機械部件的疲勞強度的公式。另外，在非專利文獻2中還提出了考慮機械部件的應力比的影響來對機械部件的疲勞強度進行修正的公式。此外，還提出了通過極值統計處理將影響焊接疲勞強度的存在于材料內部的夾雜物的最大尺寸（最大夾雜物尺寸）及其概率分布（最大夾雜物分布）公式化的方法。

在先技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：彈簧技術協會編、“彈簧”、第3版、丸善、1982年、p.379-p.389

非專利文獻2：村上敬宜著、“金屬疲勞微小缺陷和夾雜物的影響”、養賢堂、2008年12月25日、OD版第1版、p.94-p.112

非專利文獻3：JISR1625細陶瓷的強度數據的威布爾統計解析法

非專利文獻4：防腐蝕協會編，小若正倫他著、“裝置材料的壽命預測入門-極值統計在腐蝕中的應用-”、丸善、1985年

非專利文獻5：加瀨滋男著、“信賴性數據的匯總方法-二重指數分布的活用法-”、Ohmsha、1984年、p.57-p.82

非專利文獻6：Stuart?Coles著、“An?Introduction?to?Statistical?Modeling?of?Extreme?Values”、Springer-Verlag?London?Limited、2001年、p.45-p.56

發明的概要

發明所要解決的技術課題

然而，例如，在彈簧等中使用的高強度鋼中，有時以夾雜物等為起點，從機械部件的內部產生疲勞破壞。已知這種疲勞破壞是在由較大尺寸的夾雜物的存在概率較高的材料形成的部件中，從破壞力學的觀點出發，以較低的應力且以較少次數的反復負荷引起的。另外，在機械部件中，對于應力高的區域較大的機械部件，可能存在于該區域中的最大夾雜物尺寸變大，所以疲勞強度降低。另外，機械部件承受拉伸·壓縮·扭轉·彎曲等多種應力，所以在各種部位應力條件不同，而且在通過熱處理或噴丸處理等向部件的內部導入了殘留應力時，機械部件的內部應力即使在無負荷狀態下也因部位而不同。該無負荷狀態下的機械部件的內部應力給承受反復負荷時的應力比和平均應力帶來影響。因此，為了評價機械部件的疲勞，需要考慮體積效應（夾雜物的分布）和機械部件內部的應力的分布這兩者的影響。

然而，在非專利文獻1中示出的安全率不是以理論根據確定的，而是通過經驗來決定的。因此，難以正確地評價機械部件的疲勞。此外，在非專利文獻1中記載的技術中，進行機械部件的疲勞設計時，體積效應的影響和機械部件內部的應力的分布的影響都沒有充分考慮。

另外，在非專利文獻2中，通過求出機械部件的疲勞強度的公式和基于極值統計處理的最大夾雜物尺寸及最大夾雜物分布的公式化，考慮了在均勻的應力下給疲勞破壞現象帶來影響的體積效應，能夠進行機械部件的疲勞設計。但是，非專利文獻2中記載的技術也無法考慮體積效應和機械部件內部的應力分布這兩者的影響來進行機械部件的疲勞設計。

發明內容