シャフトの破壊

質問

材質：S-50CでΦ12　長さ30
のシャフトを片持ちさせて　先端に力をかけたら
シャフトが折れてしまいました
どれくらいの荷重がかかったか
計算で出ますか
出来ればシャフトが折れた荷重を教えてください

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

片持ちで静止した状態で，垂直に力を加えて折れたのであれば，次のように計算できます。

　σｂ：曲げ応力（ｋｇ／ｍｍ２）
　Ｍ：曲げモーメント（ｋｇ－ｍｍ）＝ＦｘＬ
　Ｚ：断面係数（ｍｍ３）＝π／３２ｘｄ＾３
　ｄ：シャフト直径（ｍｍ）
　Ｆ：先端の荷重（ｋｇ）
　Ｌ：シャフトの長さ（ｍｍ）
　Ｚ：断面係数
とおいて，

　σｂ＝Ｍ／Ｚ＝Ｆ・Ｌ／Ｚ
　∴Ｆ＝σｂ・Ｚ／Ｌ

　σｂ≧７５ｋｇ／ｍｍ２（Ｓ５０Ｃの最小引張強さ＝破壊応力）
　Ｚ＝π／３２ｘ１２＾３＝１７０ｍｍ３
　Ｌ＝３０ｍｍ
から，
　　Ｆ≧７５ｘ１７０／３０＝４２５ｋｇ

つまり，４２５ｋｇ以上（上限は不明，折れた材料の引張試験を実施すれば可能）の荷重で折れたことになります。

お礼

425kg以上ですね
ありがとうございます

回答No.4

noname#230359

yoshiboさんに座布団一枚！
　おっしゃるとおりです。

　でも，折れたのは過去の話。
「失敗することが勉強」と考えたいですね。
「この寸法・材料だと，これだけの荷重で折れる」ということを学んだのですから。

お礼

たいへん学ばしていただきました

回答No.3

noname#230359

yukioさん、ultramanさん、親切ですね。質問についてですが、何かを作っていてこれ位だったらの感じでシャフトを決められたのでしょうが、これは危険です。片持ちシャフトにかかる荷重を一番先に考慮すべきです。出来れば作る前に投稿される事をおすすめします。

お礼

そうですね
実は、私が設計したものではないのですが
設計者は「テストしたから大丈夫」と思っていたようです。（どんなテストをしたかは不明）
ここ技術の森は紹介しておきました

回答No.2

noname#230359

材料力学の計算フォームがありましたのでよかったらどうぞ。今後のご参考まで。

参考URL：

http://www.hajimeteno.ne.jp/engineer/

お礼

こうゆうのも在るんですね
お気に入りに入れることにします
ありががとうございます