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静加重と衝撃荷重によるたわみ量の違い
2023/10/19 02:42
- 鋳鉄などの材料では、静荷重と衝撃荷重に対する安全率が異なります。
- 静荷重では安全率が3とされていますが、衝撃荷重では安全率が12とされています。
- 静荷重と衝撃荷重で同じ荷重値で計算すると、たわみ量も同じになりますが、安全率には違いがあります。衝撃荷重の方が安全な設計をする必要があります。
静加重と衝撃荷重でのたわみ量の違い
2012/01/12 15:36
一般的に安全率について例えば鋳鉄の場合、
静荷重３、衝撃荷重１２とされています。
荷重に対するたわみ量の計算をする場合、
静荷重と衝撃荷重で、同じ荷重値で計算すると
たわみ量も同じとなるのでしょうか？
もし同じであるなら安全率になぜ違いがあるのか？
と色々考えていると泥沼にはまってきました。
感覚として衝撃荷重の方が安全な設計をしなければ
ならない事は分かっていますが、理論的にご教示お願いします。
その他の回答 （19件中 16～19件目)
信頼性の観点からみると安全率は⑴材料強度分布と加わる⑵荷重分布により決まります。各分布は確率密度の
強度とばらつき（分布の幅）によって、設計強度のレベルを評価します。平均値は⑴＞⑵であっても分布の
幅によって破壊する確率が存在することになります。この確率をいかに小さくするかと言うことが、安全率の
考え方になります。つまり衝撃値のように分布にばらつきが大きいと、安全率をそれだけ大きくとる必要が
ある訳です。
設計強度に関する資料を添付します。
http://www.fml.t.u-tokyo.ac.jp/~izumi/WS/Strength_basic_course.pdf
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>静荷重と衝撃荷重で、同じ荷重値でたわみが同じになるか？
衝撃荷重が加わった場合のたわみ量は減衰率によって変化し、同じ荷重でも、減衰率が小さいとたわみは大きくなるようです。
下記を参照下さい。
http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00037/159/159-25344.pdf#search='振動系の衝撃荷重応答'
URLが間違っていました。訂正します。
http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00037/159/159-125344.pdf#search='振動系の衝撃荷重応答'
お礼
2012/01/13 09:13
減衰率ですか。材料自体のたわみ伝達ロスというイメージですか？
難しいですが頑張って理解してみようと思います。
ありがとうございました。
鋳鉄を含む一般的な金属材料では、
静荷重であっても、短時間加わる荷重であっても、材料に加わる応力が
同じであれば、ひずみ量は同じと考えていいと思います。
なお、はんだのような軟質金属（低融点金属）や、樹脂、木材などは
クリープ現象がありますから、同じ応力でも加わる時間が長い方が
たわみが大きくなります。
＞もし同じであるなら安全率になぜ違いがあるのか？
お問い合わせの「衝撃荷重」とは、力が加わる時間が短くても、高頻度で
繰り返される繰り返し荷重のことと思います。応力が繰り返されると
材料が「疲労」して破壊に繋がります。このため、安全率を高く設定
するものと思います。
お礼
2012/01/13 09:10
なるほど。長期的に見た場合、疲労破壊の観点から
安全率に違いがあるということですね。
参考になります。
以下のような短期的に見た場合はどうなるのでしょうか。
今回私が体験した事例として、
円筒部品を平板２枚で挟み込み気密試験をしている時に
エア0.5MPa静圧では漏れ無しだったのに対し、
エア0.5MPaのON/OFFを120サイクル/minで繰り返した場合
漏れが発生しました。
平板はアルミ、円筒部品は樹脂、シール材はOリングです。
（結果的にはアルミが薄すぎたため目に見えて平板がたわんで
いたことが原因でした）
お礼
2012/01/16 09:06
強度分布ですか。言われてみれば材料の強度が全ての箇所で同じというのはありえませんもんね。
それを細かく計算までできないから安全率を大きくするということですね。
ありがとうございます。