ノッチ・エフェクト、切り欠き効果とは

機械部品や構造部品などの角に応力が集中することで壊れやすくなる現象を切り欠き効果、もしくはノッチ・エフェクトと呼びます。凹面角、凸面角双方について発生します。鋭角になった部分は、その角の部分に応力が集中してしまう傾向があります。ときに、他の部分に比べて、角には１０倍以上の応力集中が起きることもあり、思わぬ破断や破壊につながることがあります。

この現象は、鋼材の種類によっても起きやすさが違いますが、一般に、硬い鋼材などのほうが起きやすいため、合金鋼や高硬度の鋼を扱う場合には特に注意を要します。また大きな材料ほど影響も増大し、鋭い部分ほど負荷がかかり起きやすくなるため、隅角には外側、内側を問わず、気をつけねばなりません。

設計でシャープ・コーナーを作らずに、丸み（R）加工をつけたり、面取り加工（C面取り）をしたりするのはこのノッチ・エフェクトを防ぐためでもあります。こうした加工を怪我などをしないため、欠けにくくするためという人もいますが、最も重要な理由がこの切り欠き効果を防ぐためだったりします。

こうしたR加工や面取りなしでは、部品やパーツに通常の負荷では起こりえない疲労亀裂などが起きることがあります。半径5mmのRをつけるだけで、鋭角にかかる応力は半減するとされます。また、可能ならば半径15mmのRにすれば角部への応力集中そのものが起きなくなるため、シャープコーナーはなるべく作らない、というのが原則です。

また、シャープ・コーナー部分でも凹面角は熱処理をする際に、通常の平面の冷却よりも３倍近く時間がかかります。反対に、凸面の二面角ならば３分の１の時間で、３面角の凸角ならば７分の１という具合に、同じ部品でも形状・箇所でずいぶんな違いが出てきますので、こうした点も硬度や応力除去などの調整をする上では考慮しておく必要があります。

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