応力振幅(疲労破壊)

引張強度あるいは降伏点を下回る負荷を繰返し作用させると、ある回数で材料は破断します。
この現象を『疲労』といいます。

下図の写真は疲労試験の様子です。そして負荷が試験片に対し繰返し負荷されています。
このように負荷を与える荷重を『繰返し荷重』と呼びます。

繰返し荷重の大きさと破断にいたる繰返しの回数は反比例の関係にあり、繰返し荷重が大きければ数回で、小さければ数万回で破断します。この繰返し荷重の負荷回数が製品寿命となります。

1月に食品を運ぶトレー100台を納品した。

5月に入り、納品したトレーに溶接破断が発生した。
発生した箇所はすべて同じ位置で、キャスター取付け部品の溶接部分である。
(以下に示される写真)

トレーを観察したところ、溶接破断が発生した部分に取付けられていたキャスターはすべて自在輪であり固定輪側に破断は発生していなかった。

以上の事実から、溶接部の破断は疲労破壊と判断し、自在輪の向きによって溶接部に作用する荷重が変動するもの予測された。自在輪の取り付け位置に作用する荷重は以下のようになる。

1分に1回の頻度で自在輪を1回転させるようにトレー台車を動かし、以下の稼働条件で使用されているものと仮定する。

60 (回 / 時間) × 20 (時間) × 22 (日) × 5.0 (カ月) = 132000 回

自在輪の回転に伴う繰返し負荷により溶接部に疲労が蓄積しているものと考えられる。