応力集中 とは破壊疲労と対策

部材全体の応力より、穴や切り欠きの周囲で局所的に応力が高くなる現象です。公称応力だけでは安全性を見誤ることがあります。

最大応力が公称応力の何倍かを示すのが応力集中係数です。円孔で3前後になる代表例があり、形状で値は変わります。

繰り返し荷重では、見かけ上小さな応力でもき裂が進みます。疲労破壊の起点は、段差や穴のような応力集中部になりやすいです。

Rを付けて角をなめらかにし、急激な断面変化を避けることが基本です。意図的に使う場面もあり、袋の開け口やミシン目が代表例です。

金属疲労だけでなく、樹脂部品や薄肉構造にも影響します。医療機器では小さな形状差が破損リスクに直結するため、形状設計の確認が重要です。