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日本工業規格

JIS

 Z

2275

-1978

金属平板の平面曲げ疲れ試験方法

Method of Plane Bending Fatigue Testing of Metal Plates

1.

適用範囲  この規格は,繰返し数 10

4

回以上の疲れ寿命を対象として,室温大気中で行う標準試験片

による金属平板の平面曲げ疲れ試験方法について規定する。ここで平面曲げとは,平板状試験片に,その

軸を含みその板面に直交する面内の曲げモーメントを繰返し与える荷重方法をいう。

引用規格: 

JIS Z 2273

  金属材料の疲れ試験方法通則

JIS Z 8401

  数値の丸め方

2.

用語の意味  この規格で用いる主な用語の意味は,JIS Z 2273(金属材料の疲れ試験方法通則)の 2.

による。

3.

試験片

3.1

試験片は,平板状のものを用いる。

3.2

試験片に均一曲げを与える場合の標準試験片の形状・寸法は,

図 又は図 のとおりとする。

図 1  号試験片 

記号

b

(mm)

R

1

−15 15

1

−20 20

1

−25 25 以上

1

−30 30

1

−40 40

図 2  号試験片 

記号

b

(mm)

R

2

−15 15

2

−20 20

2

−25 25 以上

2

−30 30

2

−40 40

3.3

試験片を片持はりとして荷重を与える場合は,試験片の形状・寸法は,使用する疲れ試験機と素材

の板厚によって決めるものとする。

3.4

試験片の両板面は,原則として,仕上げるものとする。ただし,必要があれば,加工せず,与えら

れた素材表面をそのまま残しても差し支えない。試験片表面を仕上げない場合は,その表面の状態を記録

しておくことが望ましい。


2

Z 2275-1978

3.5

試験片を切削又は研削により機械加工する場合には,試験片にむしれや著しい加工ひずみを生じな

いように,また試験片が加熱されることのないように注意しなければならない。

3.6

試験片を試験機に取り付けたときに,試験片にねじれ,段違い,面内曲げなどの予定しない荷重が

加わらないように,試験片のつかみ部,全面の平面度,平行度,取付けボルト穴の遊びなどについて,試

験片の加工時に十分注意しなければならない。

3.7

試験片の両側面の縁部には,半径 0.1mm 程度の丸みをつけるものとする。

3.8

機械加工を終えた試験片は,切削又は研削による条こんを除去するために,順次細かい粒度の研摩

布紙を使用し,最後に 320 番より細かいものを使用して,研摩するものとする。

3.9

試験片は,仕上げた後,さびさせたり,傷つけたりしないように,十分注意して取り扱わなければ

ならない。

3.10

両板面と両側面を仕上げた試験片の厚さと幅は,0.5%よりよい精度で測定しなければならない。た

だし,厚さ又は幅が 2mm 以下の場合は,0.01mm の精度で測定するものとする。仕上げない試験片の場合

は,上記に準じて行うものとする。

3.11

試験片の厚さは,最小断面において,少なくとも 3 箇所以上で測定し,その算術平均をその断面の

厚さとする。

4.

試験機

4.1

試験機は,試験片に,その軸を含みその板面に直交する面内の曲げモーメントを繰返し与えること

ができるものでなければならない。

4.2

試験機は,試験片に,前項の曲げモーメント以外の力やモーメントが作用しない構造のものでなけ

ればならない。また,試験機は,曲げモーメントを測定又は指示する装置,試験片が破断するまでの繰返

し数が求められる装置,及び停電その他の理由で試験機が停止したとき,自動的に再起動することを防止

する機構を備えなければならない。

4.3

試験機は,ひょう量までの使用に十分長期間耐え,かつ 4.4 に規定する精度を維持できるものでなけ

ればならない。

4.4

曲げモーメントを測定又は指示する装置は,ひょう量とその

5

1

との範囲において,試験片に実際に動

的に作用する曲げモーメントの値に対して,測定から得られる曲げモーメント又は指示される曲げモーメ

ントの誤差が 5%を超えないものでなければならない。ただし,必要な場合には,測定値に対して,試験

機の運動部分の慣性力の補正を行うものとする。

5.

試験方法

5.1

試験片の取付けは,その軸が加えられる曲げモーメントにより生ずる応力の方向と一致するように,

また板厚の中心が曲げ応力の中立面と一致するように注意して行い,所定の曲げモーメント以外の荷重が

試験片に加わらないようにしなければならない。また,試験片は,試験中緩むことがないように,試験機

に取り付けなければならない。

5.2

負荷の開始から所定の曲げモーメントに調整し終わるまでの繰返し数は,なるべく少なくするよう

にしなければならない。また,試験中,曲げモーメントはなるべく一定になるように調整しなければなら

ない。この際,調整中の応力が所定の最大応力・最小応力間の範囲を超えてはならない。


3

Z 2275-1978

5.3

S-N

線図を求めるため,多くの応力段階において試験を行う場合は,相隣る二つの応力の比が,S-N

線図の傾斜部分では,1.05∼1.5,また疲れ限度付近では,1.02∼1.05 となるように,等間隔の応力段階を

それぞれ選ぶのが望ましい。また,6.12.2 の方法によって時間強さを求めるため,時間強さ付近のいくつ

かの応力段階で試験を行う場合は,相隣る二つの応力の比が,1.02∼1.05 となるように,等間隔の応力段

階を選ぶのが望ましい。

5.4

荷重の繰返し速度は,原則として,毎分 1000∼5000 回とする。一連の試験は,同一の繰返し速度で

行うことが望ましい。

5.5

試験は,原則として,同一試験片について開始から終了まで休止することなく行うものとする。た

だし,試験機の構造上,曲げモーメントの変化の測定又は調整などのため,試験を途中で一時停止した場

合は,停止までの繰返し数,停止時間,調整結果などを記録しておくものとする。

5.6

特に,指定された場合を除き,繰返し数 10

7

まで試験して破壊しなかった場合には,試験を打切るこ

とができる。

5.7

破壊しなかった試験片は,再使用してはならない。

6.

試験結果の取扱い

6.1

応力は,応力振幅,平均応力,最大応力,最小応力などを区別して明示しなければならない。

6.2

呼び応力は,最大応力を生ずる断面について,曲げモーメントを断面係数で除した値を用いる。

6.3

応力に疑義を生じやすい場合には,算出方法を明示しておかなければならない。

6.4

応力の単位は,kgf/mm

2

又は N/mm

2

とし,応力値は,JIS Z 8401(数値の丸め方)によって,原則と

して,有効数字 3 けたに丸める。

6.5

繰返し数は,原則として,試験片への負荷が所定の試験荷重に達したときから数え始めるものとし,

曲げモーメント調整中の繰返し数も,全繰返し数の中に含めて数える。

6.6

破壊までの繰返し数には,原則として,破断までの繰返し数をとる。ただし,その破断は,必ずし

も完全な分離ではなく,き裂が十分進行した程度のものであればよいものとする。

6.7

6.6

以外の場合には,破壊までの繰返し数の定め方を,試験結果の報告に付記しておかなければなら

ない。

6.8

試験の結果の繰返し数は,例えば 2.34×10

6

のように,10

n

の倍数で表し,有効数字 3 けたに丸める。

6.9

S-N

線図は,縦軸に応力振幅,応力の範囲又は最大応力を,横軸に繰返し数をとって描く。横軸の目

盛は,対数目盛とし,縦軸の目盛は,対数目盛又は等間隔目盛とする。

6.10  S-N

線図において,破壊しなかった試験片に対する試験結果を表す点には,右向きの矢印を付ける(

3


4

Z 2275-1978

図 3  S-線図の一例 

備考  この規格の中で  {  }  を付けて示してある単位及び数値は,国際単位系 (SI) によるものであって,参考として

併記したものである。なお,1N/mm

2

=1MPa である。

6.11

時間強さを求める場合の繰返し数は,原則として,次のいずれかに指定する。

10

4

, 2

×10

4

, 5

×10

4

, 10

5

, 2

×10

5

, 5

×10

5

, 10

6

, 2

×10

6

, 5

×10

6

, 10

7

, 2

×10

7

6.12

時間強さの決定は,次の二つの方法のいずれかによる。

(1)  S

曲線により時間強さを決定する方法  S-N 曲線を試験結果を表す各点のほぼ中央に引き,指定さ

れた繰返し数に対応する応力を S-N 曲線上に求め,時間強さとする。ただし,S-N 曲線は,外そうに

よって引いてはならない。この時間強さには,A の記号を付けて,例えば

σ

 (A10

5

)

=28.0kgf/mm

2

{274.6N/mm

2

}

のように示す。また,使用した S-線図は,試験結果の報告に明示しなければならな

い。

(2)  S

曲線によらず時間強さを決定する方法  破壊までの繰返し数が指定の繰返し数付近となるよう

ないくつかの応力段階(5.3 参照)で,各応力段階ごとに 2 個以上の試験片を試験した結果から,次の

いずれかによる応力を時間強さとする。

(a)

応力段階ごとの試験片の半数以上が指定された繰返し数で未破壊であった応力段階のうち,最大の

応力。ただし,それより低い応力段階で,指定の繰返し数で未破壊の試験片が過半数でなければな

らない。

(b)  (a)

で,時間強さとして求められる応力段階での試験片が指定の繰返し数ですべて未破壊であった場

合は,その応力段階とその一段上の応力段階との平均の応力。ただし,それより低い応力段階では,

指定の繰返し数までに破壊した試験片があってはならない。

なお,必要な場合には,当事者間の協議により,応力段階ごとの試験片の個数を決め,統計的処理によ

って時間強さを求めるものとする。この方法による時間強さには,B の記号を付けて,例えば

σ

 (B10

5

)

28.0kgf/mm

2

 {274.6N/mm

2

}

のように示す。また,この方法により時間強さを求めた場合には,試験した応

力段階の間隔を試験結果の報告に付記することが望ましい。

6.13  S-N

曲線が水平となる場合には,水平線の表す応力を疲れ限度とする。ただし,水平線の表す応力は,

5.3

に示す応力段階ごとに 2 個以上の試験片を試験した結果から,

次のいずれかによって求めた応力とする。

(1)

応力段階ごとの試験片の半数以上が未破壊であった応力段階のうち,最大の応力。ただし,それより

低い応力段階で,未破壊の試験片が過半数でなければならない。

(2)  (1)

で,水平線を表す応力として求められる応力段階での試験片がすべて未破壊であった場合は,その

応力段階とその 1 段階上の応力段階との平均の応力。ただし,それより低い応力段階では,破壊した


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Z 2275-1978

試験片があってはならない。

なお,必要な場合には,当事者間の協議により,応力段階ごとの試験片の個数を決め,統計的処理

によって疲れ限度を求めるものとする。

6.14

疲れ強さが指定された値以上であることを保証すればよい場合には,その指定された繰り返し応力

で 3 個の試験片を試験し,いずれの試験片も所定の繰返し数で未破壊であることを示せばよい。

6.15

疲れ限度線図又は時間強さ線図は,原則として,縦軸に応力振幅を,横軸に平均応力をとって表す

図 4)か,又は縦軸に最大応力を,横軸に最小応力をとって表す(図 5)。

図 4  疲れ限度線図及び時間強さ線図の一例

図 5  疲れ限度線図の一例

7.

試験結果の報告試験結果の報告には,次の事項について詳細な記録を付記することが望ましい。

(1)

材料の製造業者名

(2)

材料の種類,名称,溶解番号及び履歴

(3)

化学成分

(4)

素材からの試験片の採取条件

(5)

熱処理条件


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Z 2275-1978

(6)

引張強さ,降伏点又は耐力,伸び及び絞り

(7)

真破断力,硬さ,衝撃値などの機械的性質

(8)

試験片の形状,寸法及び仕上げ条件

(9)

試験機の名称,形式及びひょう量

(10)

繰返し速度などの試験条件

(11)

温度,湿度などの試験環境条件

(12)

試験年月日,試験場所及び試験者名

(13)

試験結果の一覧表

(14) S

N

線図,疲れ限度又は時間強さ

(15)

疲れ限度線図又は時間強さ線図

(16)

その他

鉄鋼部会  疲れ試験方法専門委員会  構成表(昭和 49 年 5 月 1 日制定のとき)

氏名

所属

(委員会長)

川  田  雄  一

都立工科短期大学

榎  本  信  助

成蹊大学工学部

遠  藤  吉  郎

京都大学工学部

中  沢      一

東京工業大学

市  橋  利  明

工業技術院標準部

西  島      敏

科学技術庁金属材料技術研究所

宮  尾  公  美

工業技術院計量研究所

吉  田  道  一

社団法人日本鉄鋼協会

福  原  章  男

新日本製鉄株式会社生産管理部

志  熊  平治郎

日本発条株式会社

竹  内  勝  治

住友軽金属株式会社

中  田  米  蔵

株式会社森試験機製作所

西  岡  邦  夫

住友金属工業株式会社中央研究所

福  井  彰  一

大同製鋼株式会社中央研究所

松  井  暲  吉

株式会社東京衡機製造所

吉  武  進  也

日本冶金工業株式会社技術本部

飯  田  宗四郎

科学技術庁航空宇宙技術研究所

植  田  靖  夫

運輸省船舶技術研究所

上  田  輝  之

財団法人日本海事協会

多  田  美  朝

社団法人溶接協会

大内田      久

株式会社日立製作所日立研究所

岸  本  秀  弘

トヨタ自動車工業株式会社第 2 技術部

雑  賀  喜  規

石川島播磨重工業株式会社技術研究所

(事務局)

吉  枝  正  明

工業技術院標準部材料規格課

橋  本  繁  晴

工業技術院標準部材料規格課

(事務局)

竹  森  文  夫

工業技術院標準部材料規格課(昭和 53 年 7 月 1 日改正のとき)

土  居  修  身

工業技術院標準部材料規格課(昭和 53 年 7 月 1 日改正のとき)