ボルトの長さと捻りの関係

旧来の強度計算では特にボルトのようなものは単純化して、非締結体もボルトも
剛体と考えるという力業しかなかった。然しながら双方は何れも弾性体なので、
FEMを駆使してでした解析できないだろうと思われるくらいに現実は難しいかと。

本来、製品設計では実際に試験してみた結果を持って信頼性を決めるべきです。
然しながら時間的猶予やコストから特に予算などが付きそうにもないボルト設計
には無試験でのFEM解析が容易にできれば良いのだけれども何せ難しそう。

単純にボルトのみならず締結体個々の剛性と、外力に対しての十分なボルト自体
の締結力がどの程度必要なのかも予め分かっていなければ設計のしようもない。
従来製品を設計変更する場合は特に注意し慎重過ぎるくらいが調度良いと思う。

＞上司から「ボルトを長くしすぎると締めたときねじ切れやすくなるんじゃないか？」
・それはないだろうと思うが、締結力が弱まり新たな問題がでないか危惧する
単純なボルトなのだが実際に解析しようと思えば現実は頗る難しいかと思う。
だから未だにボルト破損による事故もなくならないのだろう。

伝動軸の設計では、ねじれ角を0.25rad≒14.3°以下とするようなねじれ剛性を
もたせるというのはあるが、ボルトにおいては聞いたこともないですね。
ねじ切れるのとは話が逸れてしまうが、そういうことを心配してるのか？

判り易いのはコイルばねを直列に数珠つなぎにした時、伸びは倍数で大きくなるが、掛かる応力は１個と同じ。
捻りばねでも同じで、捻れ角度は増すが応力は同じで捻じきれはしません。
ばねとして使う長棒のトーションバーがボルトになったに相当。

長、短も同トルクで締めるが、短ボルトではガツンと急に効くが、長いのは徐々にユックリと効く。

締付トルクは長い方が安定する傾向あり、塑性変形領域まで締めるため厳しいトルク管理が必要なエンジン関係のボルトではその為に長くなってます。

　　　　　　　　　　　　　　　　　↓近年、このサイトが荒れるので、、、、

短ボルトの長所は大きな力が作用した時、踏張る力が強いこと。上記論で強いばねに相当。
しかしそれは一時的な力に限定で、繰返し掛けると疲労破壊に至ります。

　　http://alfaframe.com/wp-content/uploads/2014/03/001ab_2.jpg

長いボルトで締付力を得るには（効き始めからの）捻り角度が大きくなることを示す図です。

　　↑長、短も同トルクで締めるが、短ボルトではガツンと急に効く

トルクレンチを使わないでキブンで締まったと納得するが締過ぎかも。

　　↑長いのは徐々にユックリと効く

手加減では判らずキブンが不安でついつい締過ぎ。


　　↑エンジン関係のボルト

　　コンロッドボルト
　　http://www.risebike.com/datsun1200/uploads/photos/361.jpg

長い。クビ下は太く中程は細く、伸びやすい＝捻じれやすい。
いずれも意図した設計による形です。

回答（5）［参考］
　　ボルトの“長さ”と緩みやすさの関係：長さ2倍　⇒⇒⇒　伸び量2倍 ＝緩みにくい！

上記で使った図。

　　http://alfaframe.com/wp-content/uploads/2014/03/001ab_2.jpg

データを示しておらず、私は緩み試験では些細な差にすぎないと考え、図のみ借りました。

その図で、横方向の滑りは、ボルト、ナットの座面の摩擦力も効くと考えられるが、ボルトを介しての間接的で、ボルトの長短はさほどの差でないと推定します。