技術士

技術士二次試験 機械部門 低サイクル疲労破壊【問Ⅱ対策】

こんにちは。

たけゆうです。

技術士二次試験の勉強は順調ですか?

今回は、「低サイクル疲労破壊」について、平成25年の過去問Ⅱ-1を解く形式で解説します。

平成25年Ⅱ-1 材料力学

低サイクル疲労破壊について、概要を述べたのち、破壊・損傷を防止するために取る強度設計上の方策について、具体的な例を挙げて説明せよ。

※原稿用紙1枚

(1)低サイクル疲労破壊の解説

「低サイクル疲労破壊」ですが、別名で塑性疲労とも言います。

塑性疲労と聞いてピンときた方も居ると思いますが、身近な例が有ります。

みなさんは、針金を手の力で曲げ折った事がありますか?

何度も反対側に折り曲げると、次第に固く脆くなっていきます。

最後はボロっと崩れるように破断します。

【覚え方】
針金を反対側に曲げ続けると、最後には折れる。針金が曲がると事は「塑性変形」している。

【概要】
塑性変形を与えるような繰り返し荷重を作用させた場合、10,000 回以下の繰り返し数で疲労破壊する現象を低サイクル疲労破壊という。


【原理】
疲労き裂先端の局所的領域では、応力集中のため降伏応力以上になる。その結果、塑性変形、ひずみ硬化、空孔の発生、連結、主き裂の成長の過程を経て、不連続的にき裂が成長する。

(2)答案

1.低サイクル疲労破壊の概要
塑性変形を与えるような大きな繰り返し荷重を作用させた場合、10,000 回以下の繰り返し数で疲労破壊する現象を低サイクル疲労破壊という。疲労き裂先端の局所的領域では、応力集中のため降伏応力以上になる。その結果、塑性変形、ひずみ硬化、空孔の発生、連結、主き裂の成長の過程を経て、不連続的にき裂が成長する。

2.低サイクル疲労破壊防止の具体
2.1.ブレーキシュ(FC250)の想定

具体的具体的な工業製品として、ドラム式のブレーキシュを想定する。
2.2.最大発生応力>降伏点の確認
ブレーキ押付力に対し、シューが受ける引張、圧縮応力をFEM解析で求める。この応力値の3倍(衝撃考慮)に対し、降伏点未満であることを確認する。
2.3.浸透探傷試験によるき裂有無確認
非常時急制動の条件でブレーキを10000回程度連続運転させる。その後ブレーキを取り出しき裂が無い事を確認する。具体的には以下の通り。①浸透液を探傷面に塗り、染み込むまで5~30分待つ。②その後、水洗い又はウエスにて、傷内部以外の探傷液を除去する。次に、探傷面に現像材をつけて、毛細管現象で浸透液を染み出させる。

以上

(3)答案(原稿用紙の形式)

ABOUT ME
takeyuu
倹約投資家サラリーマンパパ33歳。ずっとニコニコ円満家庭が目標。 機械/電気で技術士一次試験合格。 機械で技術士二次試験不合格するも、合格を目指し情報発信中。 (令和2年の結果 問Ⅰ:A、問Ⅱ:C、問Ⅲ:A)