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モーメント受ける部分の溶接強度について
2023/10/19 07:17
- モーメント受ける部分の溶接強度の検討結果を求められています。
- 全長900mmで端部より150mmの所でボルトにて固定されています。断面は9×100mmのSS材4枚にて四角に溶接しています。
- 板材によって組み上げた形状の強度計算は解りクリアしているのですが、溶接部の強度について検討方法がわかりません。
モーメント受ける部分の溶接強度について
2013/01/31 19:09
モーメント受ける部分の溶接強度の検討結果を求められております。
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 ̄  ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄↑
平面図 荷重
全長900mmで端部より150mmの所でボルトにて固定されています。
断面は9×100mmのSS材4枚にて四角に下図のように溶接しています。
| ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄|4.5mmすみ肉溶接です。
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| | | |←荷重方向
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板材によって組み上げた形状の強度計算は解りクリアしているのですが、
「溶接部は問題ないのか?」との指摘があり、色々調べたのですが
明確な検討方法が解らず困っております。
どなたか御教授頂けませんでしょうか。宜しく御願い申し上げます。
質問者が選んだベストアンサー
↓URL1.に継手効率についてあるが、御存知と思うがグルーブ溶接に対して80%ですよ
↓URL2.では溶接継手の計算公式から、すみ肉溶接ではのど厚部分の断面二次モーメント
を計算し溶接部での応力を算出しているので、参考になるだろうと思いますが・・・
但し、今回の溶接構造でしかもすみ肉溶接というのが問題のネックになっている
つまりグルーブ溶接のような完全溶けこみが期待できるのと違い、すみ肉溶接では
内部に欠陥が生じることが多く、微小亀裂が疲労破壊に繋がる可能性非常にが高い。
従って参考文献も非常に少ないが、辛うじて↓URL3.「溶込み不足つき角継手の疲労強度」
を見つけた。どうもココでは疲労強度は100MPaとしているが参考になるかも知れない
更に、ohkawaさんの心配されるように薄肉構造閉断面はりでは、スパンにもよるが
せん断力は無視できないのでこの点も考慮して先の曲げ応力との合成応力の照査を
するとなれば、此の構造での強度計算で後付保証するのは難しそうに思えてきました
戻って一般構造用角型鋼管を何故使用しないかも理解できないが、止むを得ず製作する
ならば、 ”[ + ]” のように中央部で開先をとって完全溶け込みを目指すべきだ
また今更だが、等辺山形鋼同士を溶接するような方法もあったかも知れないですね
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その他の回答 (6件中 1~5件目)
モーメントなんで、他の回答者さんの計算方法で求めた上に、材料の表層部分が
一番力が加わります。
ですから、
? 表面はRに仕上げたほうが良い
? 仕上げができないか、しない場合は、なめらかな表面が良い
? アンダーカットや、芋溶接にように、凸凹な表面では力がスムーズに走らない。
これによって、集中応力が発生し、壊れ易くなります。
切り欠き係数と同じです。
溶け込みの他にも、形状で問題があるかもね。
お礼
2013/02/02 15:47
回答ありがとうございます。
表面は、溶接後に仕上げる指示をしています。
一般的には隅肉溶接の場合、のど部の有効断面積に対し20%程度の強度低下を
想定して溶接厚を決めます(肉厚方向に連続溶接を前提とします)。以下参照
ください。
http://homepage2.nifty.com/ty-1999/kakou/yousetu-01.html
お礼
2013/02/01 13:50
回答ありがとうございます。
日本機会学会(日本機械学会?)ではすみ肉溶接は80%なのですね。
普段は道示を参考にしていますので知りませんでした。
他の規格も調べてみます。
隅肉溶接によって組み立てた角パイプの部材の片持ち梁に、端部に加わる
荷重によって曲げモーメントが加わる状態と考えて宜しいでしょうか?
そうであれば、曲げモーメントは、梁の「成」方向の引張/圧縮応力分布
として表すことができて、フランジとウェッブの応力の差が、溶接部に
剪断力として加わるように思います。
溶接部に加わる剪断力と、溶接部の許容応力の関係で判断なされば良いかと
おもいます。
お問い合わせは角形部材ですが、フランジとウェッブを溶接で製作したBH
梁でも同様の考え方と思いますので、明確な検討方法は明らかになっている
と思います。
http://www.structure.jp/column14/column14_3_4.html
上記URLは、H形鋼の剪断力分布を示していますが、角形パイプでも考え方は
同様です。ウェッブ-フランジ接合部で剪断力が急変するところの剪断力で
隅肉溶接ののど厚に加わるせん断応力を計算して下さい。
追記で記入したURLの剪断力分布図は、溶接部の剪断力を求めることに対して
不適切でした。撤回させて下さい。
お礼
2013/02/01 09:14
返答、ありがとうございます。
せん断力がかかる事は把握していたのですが
普段、形鋼しか扱っておりませんので、
BH鋼が思い浮かびませんでした。
勉強不足というか、思いこみすぎですね。
そちらの方向でも検討してみます。
ありがとうございます。
溶接のルールみたいなカンジで
http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0040020050
>残留応力や応力集中は溶接継手の静的強度に影響を及ぼさない
溶接継手の静的強度は,継手に作用する応力が継手材料の降伏強さや引張強さに達する荷重として
評価できる
>一方,大きく塑性変形せずに壊れる疲労破壊,ぜい性破壊等は残留応力や応力集中の影響を
強く受けることになる
ちゃんと溶接すれば、、が腕にかかっているから配するのも最もですけど、、、
お礼
2013/02/01 08:45
返答、ありがとうございます。
この製品につきましては、疲労破壊,ぜい性破壊等にはなりませんので
上記、考え方もあてはまります。
数字ばかりを求められていましたので、考え方が偏っていました。
もう少し勉強してみます。
ありがとうございます。
荷重がどの程度ものになるかわかりませんが
この場合
溶接なしでももつようにインローにしたり
ねじ止めしたりして
溶接は補助的役目にしたほうが安心
っていう絵を描くと
現場の知らない上司は
こんなの見たことがないって言って
却下するんだろうな
お礼
2013/02/01 08:37
早々の返答、ありがとうございます。
実は製作、納入済みの製品に対しての、
後付け資料として書類を求められています。
ははは様のおっしゃる通り、強度的に十分な他の方法を検討しても
多分「こんなめんどくさい事しなくちゃだめなのか?」と言われそうです。
お礼
2013/02/02 15:59
回答ありがとうございます。
今回の製品は疲労破壊、ぜい性破壊は全く考慮しなくても問題のない使用方法です。スパンは800mmです。
角型鋼管を使用しなかった理由ですが、STKR□-125×125×6.0の中に入れる補強材の役目をしておりまして、強度的に対応させる為に9mmの板厚が必要となりました。
実は断面の決定(設計)は私ではなく強度の検討のみ自分のところに回ってきました。
1Nの涙様のおっしゃる通り、構造的にもう少し検討しておけばいいのにと思います。