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繰り返し応力とは？1分でわかる意味、s-n曲線、疲労限、応力集中との関係
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繰り返し応力（くりかえしおうりょく）とは、繰り返し作用する応力です。材料の破断応力度より小さな応力でも、繰り返し応力が作用すれば破断することがあります。これを疲労といいます。今回は繰り返し応力の意味、s-n曲線、疲労限、応力集中との関係について説明します。破断の意味は、下記が参考になります。
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繰り返し応力とは？
繰り返し応力とは、繰り返し作用する応力です。材料の破断強度より小さい応力度が作用しても、繰り返し応力が作用する場合、破断する可能性があります。また、この現象を「疲労（ひろう）」といいます。
破断までの繰り返し数が10＾5以上 ⇒ 高サイクル疲労
破断までの繰り返し数が10＾5以下 ⇒ 低サイクル疲労
といいます。
建築物では、繰り返し応力が作用する部材は少ないですが、工場倉庫のクレーンガーダー（クレーンが走行する梁）などが該当します。
下図をみてください。縦軸を応力度、横軸に時間をとっています。繰り返し応力の例を示します。0より大きな値を圧縮、小さな値を引張りとします。
上図の通り、一定間隔で繰り返し応力が作用していますね。
繰り返し応力とs-n曲線と疲労限
繰り返し応力と破断までの繰り返し回数の関係を示した図が「s-n曲線」です。下図に、s-n曲線を示します。
s-n曲線によれば、応力振幅が大きいほど、破断までの繰り返し回数が少ないです。逆に応力振幅が小さくなると、破断までの繰り返し回数が大きくなります。
また、ある段階で曲線が水平になり始めます。このときの繰り返し回数を、限界繰り返し数、応力振幅を疲労限といいます。
繰り返し応力、応力集中との関係
応力集中を引き起こすような余盛、断面欠損があると繰り返し応力の影響が特に大きくなります。応力集中、余盛、断面欠損の意味は下記が参考になります。
断面欠損とは？1分でわかる意味、木造、鉄骨、鉄筋コンクリートの欠損
まとめ
今回は繰り返し応力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。繰り返し応力は、繰り返し作用する応力です。破断応力度より小さい応力でも、材料を破断させる恐れがあります。建築では作用することが少ないですが、工場建屋などで機器の繰り返し応力に注意しましょう。下記の記事も参考にしてくださいね。
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- 2017年12月に当HPが書籍化。
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