JIS B 1081:1997 ねじ部品―引張疲労試験―試験方法及び結果の評価 | ページ 2

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                                                                  B 1081 : 1997 (ISO 3800 : 1993)
        注(1) ねじの等級は4hとする。
          (2)   s=d
                                        図3 荷重検定棒
                             図4 荷重検定棒の軸部における応力分布

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B 1081 : 1997 (ISO 3800 : 1993)
             注(1) ねじの等級6H
                                   図5 試験用めねじアダプタ
5.5   試験用座面板 ボルトの首下丸み部が干渉しないように,面取りした試験用座面板を用いるか,供
試体取付け具に面取りを施してもよい。45°の面取りの最大直径は,da+IT12とする(図6参照)。座面板
の両面は0.01mm以内で平行とする。座面板の硬さは,供試体取付け具と同じとする。
  試験用座面板を用いる場合には,試験報告書にそのことを示す(8.3参照)。
6. 試験手順 試験機の容量は,選んだ試験構成において供試体に作用する最大荷重が,試験機の最大容
量の10%以上であるように選定する。ナットの座面又はめねじアダプタの座面は,ボルト軸部のねじのな
い部分から少なくとも4Pのところにあり,ナットのねじ山が完全にねじ込まれ,少なくとも2Pの長さの
ボルトねじ山が試験ナットから突き出していなければならない(図7参照)。試験用ナットは一回だけの使
用とする。
  試験用めねじアダプタは,その都度おねじ部品に自由にねじ込むことができ,損傷がない限り繰り返し
用いてよい。
        図6 試験用座面板(セット状態)                   図7 試験用ナットのセット位置
  供試体は,取付け具に固定したり力を加えたりすることなしにセットすべきで,ナットにトルクを加え
てねじり応力を生じさせてはならない。すなわち,引張荷重は試験機によって与えなければならない。
  おねじ部品及び試験用ナットは,試験前に十分洗浄し,SAE 20オイル又は同等品を塗布する。
  試験の繰返し速度は,供試体の温度が試験期間中に50℃より上昇しないように選ぶ。温度は,第一はめ
あいねじ山で測定するのがよい。

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  試験期間中,荷重条件が変化していないことを確かめるために,荷重を頻繁に監視する。
  疲労試験の結果は環境条件によって影響を受ける。そのため,もし可能ならば,環境条件,特に湿度を
JIS Z 8703の2.2(標準状態の湿度)に従って点検するのがよい。
    参考 この項の内容は,ISO 554の2.1と同等である。
7. 結果の評価 疲労強度の値の比較評価は,試験及び結果の評価が一定の仕方で行われる場合にだけ可
能である。
  疲労強度の値は,有限寿命領域(あらかじめ定めた応力繰返し数に達する前にすべての供試体が破壊)
及びあらかじめ定めた応力繰返し数(一般に5×106から1×107回)までに破壊する場合と破壊しない場合
が生じる遷移領域において決定することができる(図10参照)。試験目的によって,疲労試験は次の二つ
の方法によって実施し,評価する。
a) 有限寿命領域及び遷移領域においてそれぞれあらかじめ定めた応力振幅で,最小の応力繰返し数に達
    するかどうかの試験。
b) 有限寿命領域及び遷移領域の位置とばらつきの大きさを,統計的評価方法を用いて決定する試験。
7.1   有限寿命領域における試験 有限寿命領域における試験は,ねじ部品の有限寿命データを求めるた
めのもので,一般に製品の生産における管理,受渡し時の品質保証などに適用する。試験する製品に対し
て,応力及びその繰返し数が定められ,それ以外の条件が規定されていない場合には,一般に最小6個の
製品を試験するのがよい。
  なお,この試験は,平均応力 (       ‰[騰          法又は最小最大応力比 (Rs) を一定(一般にRs=101を
用いる)にする方法のいずれかによる。
7.1.1  品質管理用試験 使用者と供給者との間の合意によって,試験目的に対して,統計的に適切なサン
プルを抜き取る。試験中の予想できない困難さに対応するために,サンプルは少なくとも10%増すのがよ
い。
7.1.2  有限寿命領域の位置とこう配の決定 有限寿命領域における応力繰返し数の分布は,統計的計算方
法を用いて経済的に近似することができる。
  有限寿命領域の評価に対しては,疲労試験は少なくとも二つの応力段階で行わなければならない。その
二つの応力段階は,応力繰返し数が1×104と5×105の間になるように選ぶのがよい。
  応力段階一つ当たりの試験数(サンプルの大きさ)は,選ばれた統計的評価方法及び破壊確率pf,例え
ばpf=10%,50%又は90%に対し,要求される推定の精度に依存する。
  供試体の数は,6個以上とするのがよい。
  有限寿命領域の一つの応力段階における応力繰返し数の分布は,例えば,正規確率紙において,正規分
布を基礎とし,次の式で示す推定量を用いて決めることができる。
                              3  1
                         pf
                              3   1
                     ただし,      pf :  有限寿命領域における破壊確率の推定値
                                    i :  供試体の順序数
                                   n :  試験した供試体の数
  次の例でその手順を説明する。
  n=8個のボルトを,一定応力振幅    懿   150N/mm2で試験する。破壊するまでの応力繰返し数を試験の順
番に並べれば次のとおりである。

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B 1081 : 1997 (ISO 3800 : 1993)
  N=(169, 178, 271, 129, 405, 115, 280, 305)×103
  まず,破壊までの応力繰返し数を大きさの順に並べ,順序数iそれに割り当てる。
  最小の繰返し数をもつ第一の供試体には順序数i=1,第n番目の供試体(最大の応力繰返し数をもつ供
試体)には順序数i=n=8を与える。
  これによって表2に示すような評価手順となる。
  次に,各破壊確率pfに対する応力繰返し数を正規確率紙(図8)にプロットし,個々の結果に対し補償
直線(回帰直線)を描く。その補償直線を用いて,限界繰返し数N10,N50及びN90を読むことができる。
    例 N10=110×103,N50=213×103及びN90=415×103(すなわち,すべての供試体の10%が110×103
        の応力繰返し数に達するまでに破壊し,213×103までに50%,そして415×103までに90%が破壊
        する。)。
7.2   遷移領域(無限寿命領域)における試験
7.2.1  品質管理用試験(破壊せずに与えられた応力繰返し数に達すること) 最小の応力繰返し数に対す
る要求を満足するかどうかを点検するためには,使用者と供給者との間でほかに合意がない場合には,最
小6個の供試体についてあらかじめ決められた応力振幅で試験する。予想できない困難さに対応するため
に,サンプルを少なくとも10%増すのがよい。
7.2.2  遷移領域の位置及び大きさの決定 有限寿命領域と同様に,遷移領域のばらつきは,統計的計算方
法を用いて経済的に近似することができる。
  実際には,次の二つの統計的評価方法が基本的に望ましい。
a) 個々の試験の後に応力振幅を段階的に変化させる(ステアケース法)。
b) 一定の応力段階で数個のボルトを試験した後に応力振幅を変える(例えば,2点法,アークサイン法)。
  これらの評価方法は,試験ロットの母集団の分布を近似的に表すモデル関数に基づいている。
  それゆえ,メジアン          破壊確率50%の疲労強度)及び遷移領域の限界(例えば,                          が
される。
  経験によれば,許容差±5%以内で疲労強度                騰                   ぐ 程度の供試体が必要である。
  遷移領域の限界を決定するためには,必要な供試体の数はそれより明らかにより多い(例えば,        
対しては2030個程度の供試体が必要)。
  アークサイン法,ステアケース法及び2点法は,一般に正規分布に基づいているが,求められる値の精
度については,同じ試験条件でほぼ等しい。
              表2 有限寿命領域における応力振幅     懿  150N/mm2による8個の疲労試験結
                                     果の統計的評価の手順
               順序数i                    1    2    3    4    5    6     7    8
               応力繰返し数              115  129  169  178  271   280  305  405
               N×103(小さい順に)
               破壊確率Pf%                8    20   32   44   56   68   80   92
                     3  1
                pf         100
                     3   1

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                  図8 有限寿命領域における     懿  150N/mm2による8個の疲労試験
                          に基づいて決定した破壊確率pfと応力繰返し数
7.2.3  ステアケース法,2点法及びアークサイン法の手順

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