日立开发出了可再现大型机械结构件疲劳现象的3轴试验装置。该装置配备可在0°、45°、90°三个方向对试验片材加载负荷的致动器，以及将试验片材单侧固定的夹具。通过分别从三个方向向试验片材施加独立的负载，在试验片材上再现实际机器（机械构造件）运转时产生的复杂的受力情况（图1）。
具体来说，3轴中的45°轴为固定轴，0°轴和90°轴为可动轴，通过电脑控制这些致动器向试验片材施加负载。不过，由于是将试验片材单侧固定，因此承受负载时试验片材的中心位置容易偏移，发生扭曲，有时会在非目标部位出现疲劳损坏。对此，通过将0°轴和90°轴设置在会随着拉伸移动的直线导轨上来抑制扭曲。据介绍，利用试制的试验装置重现在实际使用的建筑机械上计测到的应力时，与实际应力的误差在3％以下（图2）。
图1：日立开发的3轴疲劳试验装置的概要
图2：应力的再现精度以及在疲劳试验中发生裂纹的试验片材
在铁道车辆、建筑机械及风力发电设备等社会基础设施中，对于起支撑作用的机械结构件而言，能够经受得住长期使用的可靠性尤为重要。结构件表面的应力一般都可表现为纵、横两种伸缩变形和一种剪切(扭曲)变形所产生的3种应力的重叠，在施加这种复杂应力时，结构件的疲劳化会加快，容易发生疲劳破坏。如果能够使用新试验装置高精度预测由复杂应力造成的疲劳现象，便有望实现部件材料、尺寸以及结构的Z优化。
日立将在2014年5月17～18日于日本福冈举行的“日本材料学会主办的第63期学术演讲会”上发表该技术。
（来源：日经制造）
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