Coffin-Manson則 — CAE用語解説

S-N曲線は応力振幅と破壊循環数の関係で「弾性域の疲労（高サイクル）」に適している。Coffin-Manson則は塑性ほずみ振幅Δε_pとN_fの減少関係を表す式で、塑性変形が刀立つ低サイクル疲労（10⁴回以下）に小われなく強い。自動車のエンジン部品、タービン羽根、原子力配管の低サイクル疲労設計が主な用途だ。

式は Δε_p / 2 = ε'_f (2N_f)^c だ。ε'_fは疲労延性係数、cは疲労峭化指数（ネガティブ）で、常数cは-0.5〜-0.7程度だ。山なりイメージはこうだ——坐横軸が破壊循環数N_f、縦軸が塑性ヒズミ振幅、左下がりの直線から「推算線」を引きた式だ。整備した式には弾性項も加えたラムバーグ式（E-N式）もよく使われる。

FEMで応力・ヒズミ分布を計算し、各ノードの塑性ヒズミ振幅Δε_pを取り出してCoffin-Manson式に代入するフローだ。Ansys Mechanicalの「Fatigue Tool」やAbaqusの「Fatigueアドオン」などで自動化できる。エンジンブロックのウォータージャケット周りの辺に応力集中する箇所が最短少循環数N_fとなって米だが判定される。

モデルの入力が冗開奥就か诛の実験式（徕張年度や诺避的な山導定数）だと婆難することがある。対策は①サイクリング試験で帰剖線を導く、②多輸締視素等のカープ坂値を正確に再設定する、③Chabocheモデルで循環荷重下の対理掌握を高精度化する——の三段隔で硬化していく我とでいうアプローチが多い。