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アルミ板の強度について
2023/10/14 04:33
- アルミ板の強度について調査していますが、正しい答えが見つかりません。
- 300mm×460mmのA2017アルミ板を2枚使用し、交互に組んで構造物を作ります。
- この構造物に7kgの加重がかかった場合、アルミ板の板厚は何mm必要なのか知りたいです。
アルミ板の強度について
2005/11/17 06:41
300mm×460mmの大きさのA2017(アルミ)を2枚使います。この2枚のアルミ板の460mmの辺の真ん中位置から切り込みを入れ(300mmの半分まで切り込む)ます。
この2枚のアルミ板の切りかきを交互に組み、×の形にします。(横から見ると)
この×に組まれた(真横から見ると)構造物の上から7kgの加重を乗せつつける時、この構造物が曲がらないためにはこのA2017(アルミ)の板厚は何mm必要でしょうか?
7kg
このように力が加わります。 ↓
×
ググッては見たのですが僕に工学の知識がないためなのか、上の答えが見つけられません。よろしくお願いします。ヒントでもかまいません。
回答 (5件中 1~5件目)
少し的外れかも知れませんが・・・
荷重をXの上側全体で(例えば板を渡して)受けると考えるとします。
そこで、構造的に効率が良いと思えるのが渡した板とXの端を結んじゃう。ついでに下側の端も結んで三角形を上下に作る。こうしてトラス構造にすると強くなる(いくらか薄い板が使える)と思います。
板に切り込みが半分有るので150 mm幅の板が強度を分担していると考えても良いかと思いますが、どうでしょうか?
渡した板は荷重で引っ張られる(テンション)側になるので薄くても良いはず(ワイヤで結んでも可)。この場合、斜めの板(元の板)には圧縮の力がかかるので折れ曲がり(座屈)を考えないといけないと思います。
あと、静かな(振動の無い)ところで使うのか、車の中の様に振動する部分で使うのか?荷重はどこに、どの様に加わるのかで色々と考えないといけないと思います。
板材は引張り、剪断方向で使うのが効率的で、曲げや圧縮に使うのは効率が悪いです。
ジュラの溶接は難しいかも?
って増々脱線してきました。
元に戻って、Xだけで片方の板端に3.5Kgの荷重が架かるとすると10 mmの板を使うと殆ど撓まない(おそらく0.00x mm代)と思われます。
失礼。
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弾性2次モーメントの計算で求められると思いますが、いろいろな条件より計算するようです。(私も得意ではないのでわかりません)
結果的に7kgに耐えられればいいのであれば、感覚的ですがt10程度あれば充分いいのでないでしょうか。
切りかきの交互組み部分はどうされます?多分アルミの溶接は鉄やSUSに比べ難しいですよ。溶接しないとしたら、嵌め合い具合も肝心ですね。
材質をアルミにこだわる理由がわかりませんが、軽量化であれば、アルミよりも、アルミフレームやパイプフレームを使ったほうがいいかもしれませんね。
(キャスターや取っ手も付けれますしね)
ちなみにアルミフレームやパイプフレームであればカタログに耐荷重が書いてありますので、悩む必要はないですよ。
概略求めるなら
切り込みされた板2枚の接合部が溶接等で接合されていて
Xの端が固定されてなく、Xの端4箇所から上下に垂直荷重が掛かるなら
Xの交点を支点とした片持ち梁の計算でいいんじゃないでしょうか?
もう一点大事なことが抜けていました。アルミ板の支持方法でも全く変わってきます。また、2枚の板は単に重ねてあるだけか、接着剤やリベット等で貼り合わせてあるかでも変わります。
極端なことを言うと、荷重を加えたらどんなに板厚が厚くてもたわみます。許容できるたわみ量がいくらか、あるいは塑性変形しなければokなのかといった条件が要ります。塑性変形に対してはA2017の質別でも変わるので、それも必要になります。