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耐荷重及び溶接部の引っ張り強度の計算式
2023/10/16 19:26
- 直径7.0mmの軟鋼材(SS400)の”L形”形状のアームの先端に何Kgの集中荷重が掛かった時に塑性変形をおこすのでしょうか。
- また、”L形”形状のアーム部の90度曲げの間に対角線で7.0mmのSS400の補強バーを溶接してあります。30mmの溶接部の許容引っ張り荷重はいくらになるでしょうか。
- 計算式及び計算結果を教えてください。
耐荷重及び溶接部の引っ張り強度の計算式
2009/10/08 16:25
直径7.0mmの軟鋼材(SS400)の”L形”形状のアーム(腕の長さ250.0mm)の先端に何Kgの集中荷重(上/下)が掛かった時に塑性変形をおこすのでしょうか、計算式及び計算結果を御教授お願いします。
又 ”L形”形状のアーム部の90度曲げの間に対角線で7.0mmのSS400の補強バーを溶接がしてあります。(42mm方向に30mm又250mm方向に150mm)30mmの溶接部の許容引っ張り荷重はいくらになるかの計算式及び計算結果を宜しくお願いいたします。
荷重
_____________250mm_________________________
|
42mm | 90度曲げの間に7.0mmの補強バーが斜めに入れ溶接する
|
固定
回答 (2件中 1~2件目)
多分、条件は下図の内容と推測します。
↓ 荷重
_____________250mm_________________________
|╱ |
42mm |______________________________╱ ← 板厚7mm、幅30mmの板
| 面取り5mmが2箇所
固定 150mm →| 面取り5mmの対角は約7mm
さて、塑性変形を起こす集中荷重は、塑性変形を起こすポイントを確認する
必要が先ずあります。固定の方法の詳細仕様を確認しないと正確な事は言え
ませんが、φ7mmで長さ250mm部の先端から100mmの所と推測します。(板厚
7mmで幅30mmの補強板エンド部分)
計算は、SS400の降伏点245N/mm2以上を使用して、σ=M/Zで求めます。
245N/mm2=(集中荷重[N]×100mm)÷(π/32×φ7mm^3)となり、
集中荷重[N]=245N/mm2×(π/32×φ7mm^3)÷100mm=82.5Nから塑性変形
が始まりますが、顕著に判るのは、SS400の引張応力400N/mm2で計算した
集中荷重[N]=400N/mm2×(π/32×φ7mm^3)÷100mm=135Nからです。
また、溶接部の引張応力の計算は、このパターンは引張応力が殆ど掛から
ない構造となっているので、計算は不要です。
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厳密には溶接構造を施したフレーム構造で力学的な解析すべきですが,簡単の
ため片持ちはりを想定して話しをします。荷重をPkgfとします。
固定部の根元には曲げモーメントが加わります。このときの
最大応力σ=M/Z=250P/33.7 kgf/mm^2で与えられます。ここにZ:断面
係数です。σ<降伏応力Y(28~30 kgf/mm^2)なら,塑性変形を起こさずに
すみます。溶接部の許容引張り荷重とありますが,荷重は引張り方向ですか?
補強バーで構成する三角部分は丸棒に比較して十分剛性が高いので,補強バー
が,溶接箇所に働くモーメントを保持すると仮定します。溶接部のモーメント
はMw=100Pkgfmmです。σw=Mw/Z=100P/33.7<Yなら,塑性変形を
起こさないことになります。溶接部より固定部強度が問題になります。
以上は概算です。精度が必要なら厳密な解析が必要です。
はりの計算公式を添付しておきます。
お礼
2009/10/13 16:08
緊急な出張のため今日、内容を確認した次第です。お礼のご返事が遅くなり大変申し訳ありませんでした。
内容を確認した上で、シュミレーションモデル等で実際にテストをしてみたいと思います。その折には又ご教授の程宜しくお願い申し上げます。
まずはお礼まで。