静加重と衝撃荷重によるたわみ量の違い

回答(６)再々出。。。ゴッチャに入組んできたので新に立てます。

質問者への回答
＞樹脂とか載っていると尚良いんですがなかなかないですよね

　　振動試験／衝撃試験
　　http://tri-osaka.jp/group/infoele/life/packtech/document/1-2_low_accel_data.pdf
　　P.14　樹脂、アルミ、高強度鋼には疲労限界が存在しない！！

Ｓ－Ｎ曲線の底打ちは鉄鋼(鋳鉄)だけの現象(ｶｷﾞﾗﾅｲｶﾓ)。P.14 のように樹脂の多くはリニアでもない。
既に回答(１)にあるクリープ現象の影響と思われる。よって鉄鋼と樹脂を一括りにして安全率を考えない方がよいです。

この論文は『安全率　衝撃　応力振幅』とを同時に論じたものが無いか探してのものです(以前、衝撃試験の質問でも紹介済)。

安全率→Ｓ－Ｎ曲線、衝撃→応力振幅　は同じ議論になるはずが、どうも相性が悪い・・・そのことに何かカギがあるように思えます・・・

↑を取上げた主旨は、↓の内容とほぼ一致します。
衝撃荷重と曖昧模糊なコトバに逃げず、数値化するなら繰返しの応力振幅しかないと思われ。
回答(12)の論議は正しいと思うが。。。インパルス応答は機械系の場合ほぼ有り得ず、三角波も僅か鈍っただけで正弦波になるから。。。よって振幅の大小だけでよい。
振幅が重力方向でのインディシャル応答なら静荷重のMax２倍となるが、横向きなら無関係だし倍数に制限が掛からない。高さｈがゴマカシなことはもう共通認識だろうし・・・結局、応力振幅は静荷重と関係させずに考えなければならない。

↑の資料をみてもＳ－Ｎ曲線の応力振幅から論じているのと、それが一定でなく、ランダムに大きな値をとる場合の考え方も入っている。
但し振動試験の新しいやり方についてで、構造物の破壊などより応力レベルはずっと低い。しかし考え方は適用出来そうな気がする・・・・

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
＞回答(１６)
＞最近は衝撃荷重１２を用いて計算することはありません

んならば回答(４)と差替え訂正。所詮風見鶏。
過去質問の回答(４)相当もゼーンブ否定と詫びを入れるべき。

回答(1)です。
先の回答内容では「衝撃荷重」を、あえて「繰り返し荷重」に置き換え、
問題を複雑化しないように勝手に整理しました。

厳密に説明することは難しいとは思いますが、お問い合わせの「衝撃荷重」
とは、どんな荷重（力とその時間的な変化）を想定なさっているのでしょう
か？

衝撃を、どのように考えて「力」の値として捉えるかの考え方を明確にしな
いまま、安全率のような数値だけで評価しようとするのは危険なことです。

「衝撃荷重」をきっちりと定量的に表現できれば、安全率というよう概念を
使わずに弾性限度と疲労限度によってもうすこしストレートな表現ができる
のかもしれません。

回答（４）です。
　紹介した参考文献を良く見ると、静的荷重によるたわみと衝撃荷重（パルス
的荷重）は波形、減衰定数βによって異なり、
・矩形波、β＝０で静的荷重の2倍
・三角パルス、β＝０で静的荷重の1.4倍
・正弦パルス、β＝０で静的荷重の1.7倍
矩形波で考えると回答（６）、回答（１０）さんが示している2倍と一致するのではと思います。
純粋な衝撃荷重（インパルス）と静的荷重を比較すると同じになると思います。
これは下記文献の(1)式（ステップ応答）、(2)式（インパルス応答）を比較すると(1)式のインパルス応答成分がｔ＝０において１になることから推定できます。しかし純粋なインパルスを作ることが難しく、実際には上記のような応答になるのではと思う。
http://lab8.ec.u-tokai.ac.jp/second_odr_resp.pdf#search='振動系%20インパルス応答'

大変な間違いをしていました。関係する回答者さんにお詫び申し上げます。
次のように訂正させて頂きます。
・回答（４）は誤りで、回答（２）です。
・変位が２倍になる。
　回答（１０）さん⇒回答（９）さんです。

回答（９）さんへのお礼で
>ｈ＝０ってことは静荷重ですか？？
>静荷重ですでに２倍？？？？
と言うことですが、ｈ≒０にして錘を放したと考えるとステップ的な変化であり、過渡的な変化をすることになる。（この場合、錘は落下しないので運動エネルギーは零で、運動エネルギーによる衝撃力は無い。ただし、はりのたわみ分は無視する。）
参考文献に示すように、減衰率が小さい場合は２倍の変化となることが分かる。
静的荷重というと、荷重を掛けて静定後を考えるが、現象を把握するには荷重を掛けるところから考える必要があると思う。（時間的変化の考慮が必要）

回答（１５）のお礼で
＞たわみ計算を時間のパラメータを入れることができない・・・
これを行うには、微分方程式を解くしかないと思う。
excelで任意波形（衝撃波）を入力して応答を計算例があるので参考まで。
http://www.eonet.ne.jp/~naohiro-okutsu/excel.htm
回答（１４）追記で
・・・横向きなら無関係だし倍数には制限がかからない・・
？です。
確かに、横向きなら錘のように一定の力が掛からないが、ハンマリングのようにして力を掛ければ、方向性は関係ないと思いますが。

非常に難しいご質問ですね
荷重速度に関しての参考文献が見つかりました
本質問に合致するかは疑問ですが
回答者諸氏の苦悶目に浮かびます

回答(６)再出

回答(9)紹介の『よくわかる機械設計』

　　　ｈ＝０とおいても衝撃応力は静荷重による引張応力の２倍になる

ツッコミ所あるが判る話。しかしｈを大きくすれば衝撃力はナンボでも増える。
よって動負荷係数γは１～ と不定。なのに

　　　一般には軽い衝撃ではγ＝1.25～1.5、強い衝撃でγ＝２～３と考える


回答(６)引用箇所
　　『エネルギーによる方法は、衝撃応力が静的応力より大きくなることを定性的に説明するには
　　よいが、その大きさは実際の衝撃応力を表していないことに注意すべきである』


定性的説明なはずが根拠を示さず『考える』数字を持ち出すのはやはりマズイ・・・

鋳鉄はよく使う材料だし鋼と混同してはマズイという親切心から『安全率表』で別項に書くのはよいが、そもそもは金属材料論で扱うべきもので、質問が純粋に安全率を考えたい意図なら、却って邪魔になると思う。