このQ&Aは役に立ちましたか？
アセンブリ品梁の曲げ応力について
2023/10/21 03:33
- アセンブリ品の梁の曲げ応力について計算方法を教えてください。
- φ10丸棒とφ3.2-2段付きピンを使用したアセンブリ品の梁に6Nの加重がかかると、ピンのチャック固定箇所が塑性変形します。この時のピンにかかる最大曲げ応力を求めたいです。
- SUS304が塑性変形したので、降伏点応力を超えていると考えられますが、梁の計算方法が分からないので教えてください。
アセンブリ品 梁の曲げ応力について
2022/12/03 23:10
φ10丸棒(SGD400D)にφ3.2の穴を加工した物にφ3.2-2の
段付きピン(SUS304)をはめ込みM4ボルトのアセンブリ品の
段付きピンの先端をチャック（超硬）で固定
φ10丸棒の先端に6Nの加重がかかった時に、
φ3.2-2段付きピンのチャック固定箇所が塑性変形しました。
この時の段付きピンにかかる最大曲げ応力を求めたいです。
SUS304が塑性変形したと言うことは、降伏点応力である205Mpaを超えている事は分かるのですが、
単純な梁の計算とは違い、材料、断面形状も異なるので計算方法がわかりません
３DCADでの応力解析を使用する方法もありますが、
手計算と相違がないか検証したい考えです。
すみませんが、詳しい方がいたら計算方法を教えて頂きたいです。
質問者が選んだベストアンサー
このQ&Aは役に立ちましたか？
この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
その他の回答 （5件中 1～5件目)
＞＞手計算と相違がないか検証したい考えです。
＞＞すみませんが、詳しい方がいたら計算方法を教えて頂きたいです。
ない
手計算で計算すると膨大な時間がかかるから
CAEがあるんですが
https://ja.wikipedia.org/wiki/CAE
有限要素法
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%89%E9%99%90%E8%A6%81%E7%B4%A0%E6%B3%95
>>手計算と相違がないか検証したい考えです。
そもそも解析を理解してないからこういう疑問が発生する
お礼
2022/12/04 08:38
回答ありがとうございます。
そうですね、今の時代ほとんどの会社が
3Dで設計してますので
部品図、計画図の設計から解析(CAE)までは
セットですね。
仰る通りCAEについて理解不足でした。
理解を深めたいと思います。
位取りを誤っていたので次のように修正させてください。
φ3.2-2の、φ2の部分だけで固定（支持）したのであれば、固定部には140mm×6N＝840N･mmの曲げモーメントが発生します。
φ2の断面係数は、0.785mm3ですから、曲げ応力は840N･mm÷0.785mm3＝1070N／mm2＝1070MPaのように求められる
お礼
2022/12/04 08:32
夜分に回答ありがとうございます。
片持ち梁の応力計算で良かったのですね。
自分も最初にこの計算方法で考えたのですが、応力とたわみがかなり大きくなったので
混乱してしまい
そもそもの計算方法が違うのかと思ってました。
最大応力
σ=(F×L)/Z=1070 Mpa
たわみ量
δ1=(F×L3)/(3×E×I) =35.113
δ2=(w×L4)/(8×E×I) =0.075
δ=δ1+δ2=35.188
φ30の丸棒を水平を0とした時に
荷重6Nかけた時、6mmほど下方向にたわみました。また荷重を1N毎に増やした時に
4Nあたりまでは弾性変形により
水平の0に戻り
5Nで塑性変形となり1mmだけ低くなりましたので
5N時に降伏点応力の210Mpaがかかってるかと思ってました。
補足ありがとうございます。
補足の内容からすると、4ボルトはφ3.2-2段付きピンに加わる直接的な影響はなさそうですね。
φ3.2-2の、φ2の部分だけで固定（支持）したのであれば、固定部には140mm×6N＝840N･mの曲げモーメントが発生します。
φ2の断面係数は、0.785mm3ですから、曲げ応力は840N･m÷0.785mm3＝1070N／mm2＝1070MPaのように求められるので、SUS304の降伏点応力である205MPaを大きく超える結果になります。したがって、曲がって当然ということです。
応力集中のような微妙な問題ではありませんから、3DCAD（CAE）に頼るまでもないと思います。
固定（チャック）したのは、下図の緑色丸印の部分だけでしょうか？
「M4ボルトのアセンブリ品」が何を表しているのか、固定（チャック）に関与しているのか把握できないので、もう少々ご説明頂けないでしょうか。
補足
2022/12/03 23:54
回答のほうありがとうございます。
説明不足で申し訳ありません、。
緑色丸部だけです。ドリルのチャッキング的な機械で固定しています。SUS304の段付きピンの曲げ試験を行うのが目的です。
M4ボルトは段付きピンとφ30丸棒を固定するために
ボルトの先端で段付きピン押し当て固定しています。
段付きピンに4mmの切り欠きがありそこに押し当てています。（イモネジ的な用途）
お礼
2022/12/04 11:49
ohkawa3 様
補足説明ありがとうございます。
ようやく理解できました。
大変分かりやすい説明ありがとうございました。
鋼材規格(JIS 規格)を鵜呑みにしてました。
なるほどですね。
機械設計する上で大切な事を認識できました。