S-N 曲線/Woehler Curve
S-N 曲線は、材料が破壊されるまで耐えることができる荷重変化の合計を示します。これは、DIN 50100 に準拠した一定振幅の荷重を適用する高サイクル疲労試験 (S-N 試験も) から導出され、低サイクル疲労 K、有限寿命疲労 Z、および高サイクル疲労 D の領域に分割されます。
領域はサイクル数Nで区切られます
- 低サイクル疲労 100 - 30,000サイクル
- 有限疲労寿命 約2,000,000サイクル
- 超高サイクル疲労
S-N曲線から、特定の振幅応力に対する応力変化の最大数を読み取ることができます。 これは、材料特性、力と荷重の応力のかけ方（圧縮‐圧縮荷重、引張‐引張荷重、または引張‐圧縮荷重）に依存します。
S-N曲線の説明：
- Rm 静的強度 (ここでは 引張強さ)
- Sa 公称振幅荷重
- SaD 高サイクル疲労強さ
- N 許容サイクル数
- ND エッジ荷重サイクル数
- NG しきい値サイクル数
- K 低サイクル疲労 / 低サイクル疲労強さ
- Z 有限疲労寿命 / 有限疲労寿命強さ
- D 高サイクル疲労 / 高サイクル疲労強さ
低サイクル疲労
低サイクル疲労 K は約 104 から 105 のレンジで負荷をかけていきます。
低サイクル疲労強さは 低サイクル疲労 (LCF )試験.で求めます。この範囲では、サイクル中に塑性変形が発生し、材料が初期段階で破損する程度まで材料やコンポーネントに応力がかかります。Coffin-Manson モデルがもっと詳細な評価ではよく用いられます。
サイクルの4分の1以内に試験片が破損する負荷は、静的強度と呼ばれ、引張試験でも決定されます。
有限疲労寿命
有限疲労寿命 Z は104 と 2·106 サイクルのレンジで行われます （材料による）。有限疲労寿命の範囲に到達した試験片の状態は、常に破損基準にたっしています（例、亀裂または破断）。
有限疲労寿命強さは 高サイクル疲労 (HCF )試験.で求めます。試験後の結果は、1つの振幅応力での負荷サイクル数です。
高サイクル疲労
高サイクル疲労Dは、疲労または破損の重大な兆候なしに、材料が繰り返し荷重中に耐えることができる応力限界を表します。高サイクル疲労は高サイクル疲労試験によって決定されます。
高サイクル疲労において、繰返し限界サイクルNG が決定されます。試験片がこの繰返し限界サイクルの到達前に破断した場合、”失敗”と見なされます。高サイクル疲労試験中に、破断せずに1,000,000サイクル以上耐える材料は、耐疲労性があると見なされます。
高サイクル疲労のコンセプトにより、静的コンセプトよりも許容応力が大幅に低くなります。
高サイクル疲労範囲におけるS-N（Woehler）曲線のコースは、3つのタイプに分けられます。
- S-N曲線の水平方向のコース：顕著な高サイクル疲労強度または長期疲労強度は、フェライト鋼でよく発生します
- 傾きの少ないS-N曲線のさらなる低下：オーステナイト鋼またはアルミニウムでよく発生します
- 最初の水平コースの後、S-N曲線は約108サイクルで低下します：内部の損傷により、表面の下に亀裂が発生します。
