材料ダイアログ ボックス - 疲労解析 SN カーブ（Material Dialog Box - Fatigue SN Curves Tab）

疲労解析 SN カーブ（Fatigue SN Curves）タブを使用して、静解析スタディの SN カーブを定義します。 SN カーブは疲労解析スタディでのみ使用されます。

ソース

このダイアログボックスを表示するには：

部品を開き、FeatureManager デザイン ツリーで材料（Material） を右クリックし、材料編集（Edit Material）を選択します。

疲労解析 SN カーブ（Fatigue SN Curves）タブは SOLIDWORKS Simulation が追加された場合のみ使用可能になります。

SOLIDWORKS 材料ライブラリのいくつかの材料には、既に疲労解析 SN カーブが定義されています。 これらの材料は、材料ライブラリのリストに表示される名前の最後に （S-N） と表記されていることにより識別できます。 SN カーブの参照は、Atlas of Fatigue Curves, ASM International です。

補間スキームとデータ ソースを設定します。
補間 SN カーブのサイクル数に対して交番応力 を保管するスキームを設定します。
  • 両対数。

    周期数と代替応力に対数補間（底 10）を適用します。 このオプションは、両軸にデータが広く分散しておりデータ点が少ない SN カーブで、他の補間スキームが適さない場合に使用します。

  • 片対数: 応力に線形補間およびサイクル数に対数補間を適用します。 このオプションは、サイクル数のバリエーションと比較して応力範囲が狭い SN カーブで、他の補間スキームが適さない場合に使用します。
  • 直線: 応力とサイクル数の両方に線形補間を適用します。 データ点数の多い SN カーブで、他に適した補間スキームがない場合このオプションを推奨します。

    SN 補間スキーム（Example - SN Interpolation Schemes）の例

    場合によっては、SN カーブは実験データをフィッティングした方程式の形で利用できる場合があります。 その方程式が補間スキームのいずれかに一致していれば、カーブの極値だけをデータ点として入力し、適切な補間スキームを適用することも可能です。
定義 マニュアルでデータ カーブを定義します。 メニューで、最大10のカーブから選択します。
材料の弾性係数から作成 ASME SN カーブと参照材料とアクティブ材料の弾性係数に基づいてS-Nカーブを自動的に算出します。 ソース S-N カーブがプレビュー（Preview）領域に表示されます。
  • ASME オーステナイト ステンレス鋼曲線に基づく
  • ASME 炭素鋼曲線に基づく

SN カーブは、参照SNカーブの各応力値を参照ASME材料の弾性係数で割り、現在の材料の弾性係数を掛けることによって求められます。 関連するサイクル数は変更されません。

疲労 S-N 関係式の定義 (不規則振動解析用) 動的不規則振動スタディの結果に基づく疲労スタディで使用できます。

テーブル データ

カーブ データをリストします。 ソース（Source）ボックスで定義(Define) が選択されている場合のみ使用できます。
応力比 材料を選択(Select material source)でユーザー定義(Custom defined )をクリックします。
単位 交番応力 の単位。
値を入力するときには、事前に単位を選択または確認してから入力します。
カーブ データ テーブル カーブをマニュアルで定義する場合、サイクル数と交番応力のペアを入力します。 カーブが参照 ASME SN カーブに基づいて算出される場合、スケールされたカーブがリストされます。
テーブルの入力はコピー＆ペーストで行えます。
ファイル カーブ データをファイルからインポートします。 材料を選択(Select material source)でユーザー定義(Custom defined )をクリックします。
ビュー テーブル内の現在のデータをグラフ化します。
削除 選択したデータ行を削除します。 材料を選択(Select material source)でユーザー定義(Custom defined )をクリックします。
同じ SN カーブを別の材料が指定されたボディに適用するには、疲労解析スタディ ツリーで部品（Parts）を右クリックし、すべてのボディに疲労解析データを適用（Apply Fatigue Data to All Bodies）を選択します。

S-N カーブ関係式 (Basquin 関係式) (S-N Curve Equation (Basquin Equation))

線形動的不規則振動スタディの結果に基づく疲労スタディで使用できます。

S-N カーブから Basquin 定数を予測 (Estimate Basquin constants from S-N curve) S-N カーブの特定のデータ点に基づいて Basquin 関係式の定数をプログラムに計算させるときに選択します。

高サイクル疲労（サイクル数 N > 104）の場合、log-log スケールでプロットしたとき、S-N カーブは直線によって近似できます。 Basquin の関係式は、Y-軸の負荷応力サイクル（S）と X-軸の破壊までのサイクル数（N）との間のべき乗関係です。

Basquin の関係式は、疲労限度または耐久限度までに限り有効です。
疲労限度は、疲労破壊を引き起こさない交番応力の最大値です。 言い換えれば、交番応力が疲労限度以下であれば、破壊を引き起こすための応力周期の回数は非常に多く（事実上無限に）なります。 通常、疲労限度は 0 を意味する交番応力用に定義されます。 疲労限度はファティーグ リミットとも呼ばれます。 一部の金属には、測定できる疲労限度がありません。
プログラムは Basquin 関係式の応力範囲値 Sr を考慮します。 Sr は S-N カーブの交番応力（Sa）の 2 倍の値で、完全反転荷重になります（Sr = 2*Sa）。
Basquin の S-N 疲労カーブの関係式は、次のように示されます。
  • N = B /（S）m または
  • log（Sr）= B - m log（N）
このオプションを選択すると、カーブ固有定数（B）（Curve specific constant (B)）および S-N カーブの傾き（m）（Slope of S-N curve (m)）オプションは非アクティブになります。 ソフトウェアは、線形最小二乗法を使用して、S-N データ点を通して直線をフィッティングさせることにより、B および m 定数を計算します。 これらの定数は、異なる応力レベル下での疲労テスト実験によって決定される材料パラメータです。
単位 応力範囲 Sr の単位を設定します。
S-N カーブの限界点を次の行で検討 Basquin 定数の計算で考慮する S-N カーブの限界点を設定します。 0 または 1 を入力すると、S-N カーブのすべてのデータ点を考慮して、線形最小二乗法を使用した直線のフィッティングを行います。
たとえば、4 を入力すると、S-N カーブの最初の 4 行の データ セットを考慮して、直線のフィッティングと Basquin 定数 B および m の計算を行います。疲労耐久限度を限界点として使用することを推奨します。 S-N カーブは限界点を過ぎると水平線と見なされます。
カーブ固有定数 (B) (Curve specific constant (B)) S-N 固有定数 B の値を入力します（正の実数にする必要があります）。これは 1 サイクルの応力範囲 Sr の値です。
S-N カーブの傾き (m) (Slope of S-N curve (m)) S-N カーブ m の傾きの値を入力します（正の整数にする必要があります）。2 つのデータ点（N1、S1）および（N2、S2）が既知の場合、S-N カーブ m の傾きは次によって与えられます。
ソース S-N データのソースに関する情報を入力します。
ビュー S-N カーブのグラフを表示するときに選択します。
保存 S-N カーブ データを *.dat または *.csv（カンマ区切り）ファイル フォーマットで保存します。

SN 補間スキーム（Example - SN Interpolation Schemes）の例

次の連続した 2 つのデータ点を含む SN カーブを定義したと仮定します。
サイクル数（No. of Cycles）（N） Log (N) 交番応力（Alternating Stress）（S） Log (S)
1000 3 50,000 psi 4.699
100,000 5 40,000 psi 4.602
45,000 psi の応力の場合、以下の SN 補間処理に基づいて周期数が読み取られます。
両対数（Log-Log）SN カーブ：X 軸と Y 軸は、それぞれサイクル数と応力の対数を示します。45000 の対数（4.653)が使用され、線形補間が実行されます。この手順により、周期数は 103.944= 8,790 になります。
片対数 (Semi-Log) SN カーブ：X 軸はサイクル数の対数を示し、Y 軸は応力を示します。応力値が 45,000 psi の場合、線形補間が実行され、周期数は04=10,000と計算されます。
線形SN カーブ(Linear SN Curve) :X 軸と Y 軸は、それぞれ周期数と応力を示します。応力値が 45,000 psi の場合、線形補間が実行され、周期数は 50,500 と計算されます。