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ボルト計算方法と支点の位置
2023/10/19 12:25
- 質問者は水平な板にボルトを等間隔で取り付け、先端に荷重がかかる場合、ボルトそれぞれにかかる荷重の計算方法を知りたいとしています。
- ボルトが2本の場合はモーメントの計算で解決できるが、3本の場合はよく分からないと述べています。
- 質問者はモーメントの支点として右端のM6の場所を設定しており、全長Lとボルトの間隔はL1であると述べています。
張り出し板のボルト計算
2015/05/31 19:12
水平な板を ボルト３ヶ所、等間隔に止めています
先端に荷重Ｐがかかります
このような場合 ボルトそれぞれに掛かる荷重は計算できますか
下の図を参照ください
自分でやってみたら、ボルトが２本ならモーメントの計算で簡単に出たのですが、３本になったらよく分からなくなってしまいました。
モーメントの支点は実際は中途半端なとこだと思いますが、
右端のＭ６の場所としてお願いいたします
ﾎﾞﾙﾄ ﾎﾞﾙﾄ ﾎﾞﾙﾄ
↓ ↓ ↓ ↓荷重Ｐ
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＿＿＿＿＿＿＿
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全長Ｌ、ボルトの間隔はＬ１で。
宜しくお願いいたします。
回答 （48件中 46～48件目)
お察しされていると思いますが、関係式の追加が必要です。
厳密なモデルでないと思いますので参考とさせていただきたいのですが、僕なら支点となる角からの距離にボルトの変位＝荷重が比例する、と仮定して解きます。
厳密でない、というのは板が傾いてスキマができるのなら上記はまぁまぁ現実的だと思いますが、実際のボルトの使い方としてスキマができてはいけません。その現実とモデルとの差をどう埋めるかが考慮不足です。
なお、荷重Ｐによりボルトが折れるなら、スキマができている可能性も高いです。ただし、それはボルトや被締結体の材質や、締付けトルク、摩擦係数などの締結条件も総合しないと断言はできません。
（４）のご回答を拝読して、自分のモデルの欠点に気づきました。
それは、質問文中の“水平な板”が剛体とみなせるかどうかです。
剛体とみなせれば僕のモデルのように、左のボルトから順に頑張ると思いますが、剛性が低いとするなら、次第に右のボルトががんばるようになります。
（言い訳をさせていただければ、“水平な板”はそこそこ剛性があるであろうという思い込みがあったのと、設計を安全側に振るために、“水平な板”を剛体とみなすと計算上は左のボルトの負荷が高まる、という目論見がありました。）
（１）さんも、詳細な解説をありがとうございました。
諸先輩方に怒られそうですが、この手の計算は結果の要求精度を加味した上で費用対効果といいますか、時間対効果が大事だと思います。
ですから、はじめからＦＥＭなどを持ち出すのも上記の視点からは必ずしも正解であるとは考えてません。ましてや生兵法はけがのもとです。解析自体も形状の簡素化や拘束条件などのモデル化が必要であります。事実、今いっしょにやっている新人はそこを間違え、実態にそぐわない結果をもってきます。
（ある回答者の回答も事例の一つだと思いますが・・・情報を振り回しているだけで、知識に昇華できてません）
僕が時折「考え方」という言葉を持ち出すのは、「この計算や解析はどの線をねらうのか」ということを最初に設定することが大事であると考えるからです。
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質問者さん、剛性の問題なので、板の材質だけでは不十分です・・・
補足
2015/05/31 21:46
何か比例しそうな気はしていたのですが、距離くらいしか思いつきませんでした。なるほど と思いました。ボルトの変位でちょっとよく考えてみます。
回答に感謝します。
あ、たわみの式じゃなくて、それはちょっとまた違う考え方で試してみまたが、ボルトの伸びでした
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2本が出て3本が出ないとはこれいかに
たぶん支点を一本目にしてる？
(一本でもとまりテコですよね←さあ、支点はどこでしょう)
ﾎﾞﾙﾄ
↓ ↓荷重Ｐ
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＿＿＿＿＿＿＿
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補足
2015/05/31 21:50
そうです１本目を支点にしてます。
ぼくでも計算できて、より安全な考え方だと思ったので。
３本だと、やっぱ相手部品の角部で支点を考えるべきでしょうか・・
いずれにしろ３本だと全然考え方がわかりません
＞ボルトが２本ならモーメントの計算で簡単に出たのですが、
３本になったらよく分からなくなった。
お問い合わせの疑問が生じることは、よく分かります。
簡潔に結論を言ってしまえば、「不静定問題」だからです。
架台の剛性を十分に高いものとしても、荷重を掛ける片持ち梁の剛性次第で
ボルトの負担する荷重が変化します。
3本のボルトのうち、1本は保険であって、2本で荷重を負担できるような
設計方針を採用すれば、不静定問題を解くことの課題が残ったとしても
現実の設計では安全側の計算結果を示すことは難しくないと思います。
No.43372のご質問、回答がつく前に締めきられましたが、ご自身で解決
できたのでしょうか？
早速の追記ありがとうございます。
No.43372のご質問について
この森の管理者に頼んで削除して貰うのも一つの手段とは思いますが、
ご自身の考察によって、回答を募集する必要がない状態に至ったのであれば、
簡単にその理由を書き添えて、質問を閉じることをお勧めします。
多くの回答者は、ご質問者さんの過去の質問と、その回答への対応を参考に
して、できるだけ解りやすい回答を書こうと努力していると思います。
どのような理由で、疑問が解けたのかが解らない状態でフリーズされるのは
回答者側からみると、ストレスが溜まります。
不静定問題とは、部材の剛性を条件として与えないと応力を求めることが
できない問題です。
ご質問の３点止めの場合、架台（図のL形部材）の肩を応力計算上の支点と
するか、肩に最も近いボルト止めの位置を支点とするかは、設計の考え方
次第のように思います。
肩の位置から最も遠い位置のボルトが負担する応力と、中間の位置のボルト
が負担する応力は、片持ち梁部材の剛性によって変化しますので、ボルト
位置の単純な寸法比では求まりません。しかしながら、中間の位置のボルト
が応力を負担しない場合（緩んでしまったような場合）でも、最も遠い位置
のボルトだけで支えると仮定して計算したときのボルトに加わる応力が
十分な安全率が確保できているなら、中間のボルトは、最も遠い位置のボル
トの応力を低減させる保険と考え、細かく応力を計算しなくても、締結構造
の安全性を説明できるように思います。
遠い位置のボルトと、中間のボルト双方に応力を負担させないと、安全性
を確保できないような設計であれば、Ｑ＆Ａサイトに質問するのではなく
構造設計のコンサルタントに金を払って検証して貰うことをお勧めします。
お礼
2015/06/04 20:48
丁寧なご回答、及びアドバイスくださいまして本当に有難うございます。
恥ずかしながら、実はアドバイスをすべて理解できていません。各ボルトの負担する応力が、梁部材の剛性によって変わるというところが、イメージできません。とにかくちゃんと理解できるように勉強します。
補足
2015/05/31 21:53
回答に感謝いたします。
不静定問題について、聞いたことがある言葉なのでよく調べてみます。
すみません、先の質問は削除したかったのですが、掲示板の使い方が分からずああなってしまいました。
本当に知りたい問題が、自分にとって複雑だったので、単純な絵の問題に直して書いたら、見直したら簡単すぎる問題になってしまい、問題の解決に繋がらない質問になってしまいました。画像でアップする仕方を覚えましたら、また質問させて頂きますので、またそのとき宜しければお付き合いのほとお願いいたします。
お礼
2015/06/04 21:15
自分は板はＳＰＣＣまたはＳＳ４００Ｐと考えていました。書いてなくて本当にすみません。
考え方として、とても参考になりました
モーメントの式と、たわみの式を使って、代入したりして出そうなんですが、ちょっと計算力が弱くて、もうちょっと考えればでそうです。もうちょっとがんばります。