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パイプの曲げ強度について
2023/10/13 07:30
- 鋼管をアルミに変更することで軽量化を図りたいと考えていますが、曲げ強度のために必要な肉厚がわかりません。
- 曲げ強度を同じにするためには、断面二次モーメントと材質の値との関係から肉厚を算出することができます。
- パイプの曲げ強度について教えてください。
パイプの曲げ強度について
2003/08/07 12:07
初心者の質問で申し訳ありません。
現在、通常の鋼管(鉄のパイプ）を使用している物を軽量化するためにアルミ等に変更しようとおもっています。
外径を同じにした場合、曲げに対する強度を同じにする為に肉厚をいくらにすればよいのか？わかりません。
断面二次モーメントと、その材質の値(ヤング率？耐力？）の関係から算出すればいいのでしょうか？
お聞かせください。
質問者が選んだベストアンサー
参考になるかわかりませんが
同一断面形状の異質材があったとして
荷重等をかけた場合変形の度合いの違いはヤング率の違い分だけ生じますよね
例えば同じ肉厚の鉄とアルミの板があったとして
ある力に対する変形量はヤング率の倍数分違うだけのはずなんで計算式上、およそ３倍くらいのはずです
ですんで単純に厚みも３倍くらいにすれば同等の強度になると思います
軽量化を考える時は私はだいたいそんな風に考えて設計してます
あくまで目安ですが・・・
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＃３に追記です
ちなみにアルミは鉄の１／３の比重ですんで
厚み３倍にしたら重さは変わりません
許容でどのくらいまで変形量が増えても良いか決めて置いてやるほうが良いかと思います
構造物でしたらリブの入れ方とかで結構変わりますんで
許容引張応力が同じ材料であれば，同一寸法（外径同じ，肉厚同じ）のもので良いのです。
ジュラルミンやチタンでは，許容引張応力は，鉄よりも高いので，外径が同じであれば，肉厚を薄くできますが，それほど，軽量化できないような気がします。それに，高価格ですよね。
大きさや長さが判らないので，何とも言えませんが，ジュラルミンやチタンは入手が難しいと思います。アルミで，外径を大きくして，断面係数を高めることができればいいんですが。
そのとおりです。
曲げ応力σb，曲げモーメントＭ，断面係数Ｚとすれば，
σb＝Ｍ／Ｚ
曲げに対して，材料を替えて同じ強度にするためには，
許容曲げ応力ｘＺ（掛け算）
を同一にします
このときの許容曲げ応力は，許容引張応力を使用します。
材料を鉄からアルミに替えると，許容曲げ応力は約１５％になるので，実際的でないかもしれません。
お礼
2003/08/07 13:47
早速の回答有難うございました。
やはり鉄からアルミというのは実際的ではないのですね。
ジュラルミンのような物や、チタン合金ではどうなのでしょう？
お聞かせください
お礼
2003/08/09 07:52
皆さんいろいろと有難うございました。
大変参考になりました。
又わからない事があったら教えていただけると助かります。
有難うございました