ポリカーボネートの耐久性について

質問

ポリカーボネートの耐久性を調査しています。
標準的な特性表はあるのですが、耐久性の算出が必要となり、応力に応じた繰り返し回数を表した寿命曲線（ＮＳ曲線）を探しております。どなたかご存知でしたら教えて下さい。
また、それ以外にも耐久性を算出する方法があればお教え願います。
ついでに衝撃荷重の算出方法があれば合わせてお願いします。
具体的には7.5ｍ/ｓにて移動している2.7gの部品がストッパにあたった時の荷重を算出し、必要回数に耐えうる断面積を割り出したいと思います。
皆さんどうぞ宜しくお願い致します。

回答No.2

noname#230359

使用環境・条件(温度、雰囲気、加重の種類) に応じて、連続静加重ならクリープ(静的疲労)、クリープ破壊強さ、くりかえし加重なら(動的)疲労強さ、パイプ静水圧破壊試験、耐加水分解性、光暴露試験、熱老化試験など、
設計者は、想定される最も過酷な使用状態に対応できる促進試験で寿命予測をしなければならない。当該ポリマーグレードの樹脂メーカーに相談して、データを得る、なければ依頼する、設計者側もテストする。

例えば、衝撃速度をVとしたときの変形量(di)と応力(σi)は、静荷重のときに比べて、di/ds=σi/σｓ＝V/√(g・ds) と近似されます。
つまり、ds 静荷重時の変形量を大きくすればするほど、衝撃の倍加を低減できる、柳に風折れなしである。金属のまさるプラスチックのよさは、剛直さがない、いい加減さである。必要回数に耐えうる設計ではなく、いかに衝撃加重を逃がす、すかす、遊ぶ、かである、衝撃エネルギーを材料自体で吸収させるのではなく、柔構造設計にする。そうでないと、プラスチックにする価値が半減する、という考え方があります、以上独断と偏見も交えて、失礼いたしました。

回答No.1

noname#230359

PCの疲労耐久性については、当然温度や使用環境によって変化するはずなので、やはり樹脂メーカーに問い合わせるのが良いと考えます。

衝撃荷重ですが、そのストッパーがどのような形状をしているのかわかりませんので、的確な回答はできかねますが、小生のアイデアを示します。
ストッパーが片持ち梁形状で、梁の全面で衝撃荷重を受けると仮定します。

w：分布荷重[N/m]
v:ストッパーに当たる前の部品の速度[m/s]
m：部品質量[kg]
E：ストッパー材料のヤング率[Pa]
I：ストッパーの断面二次モーメント[m^4]
L：ストッパー高さ[m]
e：弾性係数(跳ね返り係数)

とした時、ストッパーに当たる前後での運動エネルギー変化?Eは、

?E = m(1-e^2)v^2/2 [J]　・・・(1)

また、分布荷重が掛かった片持ち梁の持つひずみエネルギーEeは、

Ee = (w^2・L^5)/(40EI) [J] ・・・(2)

?Eが全てひずみエネルギーに変換したと考えれば、?E = Eeより、(1)(2)式から分布荷重wを導くと、

w = (2v/(L^2))・√{5mEI(1-e^2)/L} [N/m] ・・・(3)

よって、ストッパーが受ける衝撃荷重をFとすれば、(3)より、

F = wL = (2v/L)・√{5mEI(1-e^2)/L} [N] ・・・(4)

となります。如何でしょうか？　再度貴殿も検討して下さい。