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断面の厚みが変わる片持梁のひずみ
2023/10/13 20:23
- 片持梁の先端に荷重がかかる場合、先端から特定の位置までのたわみを求める式を考えます。
- しかし、断面の厚みが変わる片持梁では、断面二次モーメントが変わるため、式から直接求めることができません。
- 面積モーメント法を利用してたわみを求める方法が一般的ですが、他にも簡単な計算方法があるのか検討したいです。
断面の厚みが変わる『片持梁』のひずみ
2004/07/15 23:16
一様な曲げ剛性(IE)の『片持梁』の先端(自由端)にP(荷重)がかかってる時
先端から『x』の位置での『たわみ」を求める式は
・荷重(P)
・長さ(L)
・断面二次モーメント(I)
・ヤング率(E)
・先端からの距離(x)
っとすると・・・y=(P/6EI)*(X^3-3LX^3+2L^3)の式より
(X=0)を代入して求める事ができたのですが・・・
これが途中で断面の厚みが変わる『片持梁』となると
もちろんその地点で断面二次モーメント(I)が変わり上記の
式からは算出出来なくて困ってます。
例えば下図のように長さ(L)の片持梁の先端にP荷重がかかって、先端から
Aの地点までの距離を(A)断面2次モーメント(I)、
そこから固定端までの距離を(B)断面2次モーメント(i)
とすると先端、及びA地点の『たわみ』を算出したいのですが
P
|
|
0______A===B|
I i
色々な教本を
勉強してみたら『面積モーメント法』から算出するのが一番簡単だと
思うのですが・・・どうなんでしょう?この方法以外に、もっと簡単に
計算出来る方法があれば教えて下さい。宜しく御教授お願いします。
ちなみに僕の計算では
(Aの地点モーメント/EI)=PA/EI
(Bの地点モーメント/EI)=PL/Ei
モーメント図を書いて面積*重心
で『たわみ』を求めたら・・・
Aの地点のたわみ・・・P(L-A)*(8LI+3Ai)/(6EIi)
先端のたわみ・・・・(PA^3/3EI)+(P(L-A)*(8LI+3Ai)/(6EIi))
になりました。全く自信がありませんので
検算お願い出来ませんでしょうか?宜しくお願いします
回答 (9件中 6~9件目)
>簡単な図を書いてみましたので
間違いがあったら教えて下さい。宜しくお願いします。
http://www3.starcat.ne.jp/~rod_6/11.html
図面を拝見しました。遅くなりました。荷重の作用点がチョット不安。
1. 荷重Pの作用点は,上図Aの左端ですね。
2. 支点は,上図Bの右端ですね。
3. そうならば,下図は曲げモーメント線図(BMD=Bending Moment Diagram)だと思いますので,図中の式は,PL/Ei→PL,PA/EI→PAと訂正します。
4. 面積モーメント法では,たわみ=面積x図心(重心)/EIで計算します。
5. 下図点Aのたわみを計算します。重心は台形の図心であって,点Aからの距離になります。
6. 点Aにおけるたわみ角を計算します。
7. 三角形の曲げモーメントが負荷されない状態の先端の位置を計算します。
8. 三角形の曲げモーメントによるたわみを計算します。
9. 8.のたわみと7.の位置を加算すると,先端におけるたわみになります。
更に説明が必要な場合には,サムが描かれた図を次のように訂正してください。
(1) モーメントをPL,PA。
(2) 点A及びBは,紛らわしいので,点C及びD。
(3) 図心Gを点C(A)からに。
補足
2004/07/20 23:22
()が多かったです。すいません訂正します
『5.』の計算式は
図心(重心)=L-(B(LI+2Ai)/3(LI+Ai))
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参考URLの「はりのたわみ計算」で節点数を沢山入れて、節点ごとの梁の断面を盛り込めば自動で計算してくれます。
材料力学の勉強にはなりませんが、答(近似値)を手っ取り早く求めるには便利です。
お礼
2004/07/20 23:13
情報ありがとうございました。・・・でも、残念ながら当方MACなので使えませんでした。
最近、力学に興味をもちはじめ趣味的な感覚でゆっくり勉強していきます。
ありがとうございました。
はりの長さ方向をx、はりのたわみ方向をyとして書きます。
不安があるのでしたら、ここは基本に立ち返って、
d^2y M
---- = - ---
dx^2 EI
で計算されてはどうでしょうか?
Mはその断面における力のモーメント(Z方向)ですが、この場合Iがxの関数になっているといえるので、ここから二回積分して、積分定数を決めた上でたわみの式とすればいいと思います。
公式はひとつしか使わないので時間がかかりますが、がんばってください。
お礼
2004/07/20 23:17
境界条件を入れて微分方程式でなんとか解けました。ありがとうございました。
しかし、このくらいの節点ならなんとか方程式で解けるのですが・・・
節点が増えれば、計算式がとてつもなく長くなりそうなので、なんとか簡単に求めたいんですね。
ありがとうございました。
>勉強してみたら『面積モーメント法』から算出するのが一番簡単だと
思うのですが・・・どうなんでしょう?
面積モーメント法が適していると思います。
>ちなみに僕の計算では
(Aの地点モーメント/EI)=PA/EI
(Bの地点モーメント/EI)=PL/Ei
モーメント図を書いて面積*重心
で『たわみ』を求めたら・・・
(Aの地点モーメント/EI)=PB/EI では?
>Aの地点のたわみ・・・P(L-A)*(8LI+3Ai)/(6EIi)
PA^2(A+L)/(6EI)では?
先端のたわみは,A点のたわみ角を求めて,A-先端間のたわみを計算して補正する必要があると思いますが,のちほど計算してみます。
お礼
2004/07/16 22:40
早速のレスありがとうございます。
>(Aの地点モーメント/EI)=PB/EI では?
こなんですが・・・
『Aの地点モーメント』=
(先端からの距離A)*(荷重P)=PA、コレを
仮想荷重として『曲げ剛性EI』で割ったんですが
根本的に考え方が違うのですかね。
詳しく教えていただけたら嬉しいです。
補足
2004/07/16 23:28
簡単な図を書いてみましたので
間違いがあったら教えて下さい。宜しくお願いします。
http://www3.starcat.ne.jp/~rod_6/11.html
お礼
2004/07/20 23:08
詳しい説明ありがとうございます早速
曲げモーメント線図を訂正しました。
こんな感じでよろしいのでしょうか?
さらに
『5.』の計算式は
面積=(PB/2EIi)*(LI+Ai)
図心(重心)=L-(B(LI+2Ai))/3(LI+Ai))
たわみ=(PB/6EIi)*(3IL^2+3iLA-ILB-2iAB)
っとなるのですか?
『8. 』のの計算式は
たわみ=PA^3/3EI
っとなるのですか?
特に『59.』の計算の方法が詳しく知りたいです。
最終的なC点の『たわみの数式』結果も教えて頂けたら嬉しいです。
宜しくお願いします。
http://www3.starcat.ne.jp/~rod_6/11.html