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変動荷重疲労解析ツール

変動荷重疲労寿命計算機（レインフロー法 + Miner則）

実際の変動荷重スペクトルに対し、Miner線形累積損傷則で疲労寿命を評価。S-N曲線・損傷分布・各応力レベルの寄与をリアルタイム可視化します。

$$D=\sum_{i=1}^{k}\frac{n_i}{N_i}\leq 1\quad\text{(Miner則)},\quad N_i=\left(\frac{\sigma_{a,i}}{S_e}\right)^{-m}\cdot N_e$$
荷重スペクトル設定
荷重スペクトル種別
応力振幅 σ_a 300 MPa
平均応力 σ_m 100 MPa
サイクル数 n 1×10⁶
10^n サイクル（スライダー値 = 指数）
応力レベル
[MPa]		平均応力
[MPa]		サイクル数
n_i
各ブロックが1周期に含まれるサイクル数。繰返し回数は設計寿命スライダーで設定。
基本波振幅 A1 300 MPa
2次高調波比率 r2 0.30
平均応力 σ_m 100 MPa
材料 S-N パラメータ
引張強さ S_u 800 MPa
疲労限 S_e 400 MPa
Basquin指数 m 6
平均応力補正
設計寿命 [×10⁶ cyc] 10.0
安全率 SF = 1/D
—
Miner則
累積損傷 D
—
D ≥ 1 で破壊
残余寿命
—
×10⁶ cycles
最大応力振幅
—
MPa（実効値）
荷重波形（代表サイクル）
S-N 曲線と動作点
損傷寄与（各応力レベル）
理論 — 疲労累積損傷則

Miner線形累積損傷則

$$D=\sum_{i=1}^{k}\frac{n_i}{N_i}\leq 1$$

$n_i$: 実際のサイクル数、$N_i$: その応力振幅での破壊寿命。$D=1$で破壊。

Basquin則（S-N曲線）

$$N_i=N_e\left(\frac{\sigma_{a,i}}{S_e}\right)^{-m}$$

疲労限以下（$\sigma_a \leq S_e$）の応力レベルは損傷に寄与しない（カットオフ）。

Goodman平均応力補正

$$\sigma_{a,\text{eff}}=\frac{\sigma_a}{1-\sigma_m/S_u}$$

引張平均応力は疲労限を低下させる。圧縮平均応力は有利。

安全率と残余寿命

$$SF=\frac{1}{D},\quad L_{\text{rem}}=SF\times L_{\text{design}}$$

$SF>2$: 十分安全、$1

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