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SUS板にSUSパイプを溶接する際の強度計算とは？
- 厚さ６ミリのSUS板に４０Ａ(厚さ２ｍｍ)のSUSパイプを立てて、板にパイプを全周すみ肉溶接した場合に、溶接の脚長はどのくらいにしたら強度的に問題ないのか計算での求め方を教えてください。
- 加えて、SUSパイプには２０ｋｇの荷重がかかった場合についても教えてください。
- さらに、全周溶接ではなく５箇所のタップ溶接にした場合の強度の変化についても知りたいです。
- 溶接・組立技術
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流体の配管の場合は安全性を見込むならば板とパイプをインローにして溶接した方がよいでしょう。また手すりやステップなどの場合はパイプを直角に曲げてその曲げた部分の直線部で両側溶接がよいでしょう。 基本的には曲げモーメントが作用したとして、全周溶接の場合は溶接ののど圧 （脚長の１／√２)によって形成されるパイプ状の断面の断面係数を求めて 曲げモーメントの数値を断面係数で除することで溶接肉部の曲げ応力が求まり ます。大体1～3kgf/mm＾2になるようにします。 ただ、突合せの全周溶接は手すりやブラケットの脚として利用する場合は 振動などにより疲労破壊が進行しやすいのでお奨めできません。タップ溶接 では負荷を受け止めることは無理です。応力値にかかわらず破損すると考えて間違いありません） 但しインローにすればタップ溶接でも可能でしょう。（お問い合わせの場合、計算で求めるには接合面から負荷をうける位置までの距離のデータが必要です。念のため。
どのような力が加わるかで計算は全然違うものになりますがどんな力でも20kgなら何も問題ないでしょう 参考文献は「JISにもとづく機械設計製図便覧」（理工学社）なんかが安くて機械設計全般について書かれておりよろしいのではないでしょうか
基本的には、のど厚の強度で考えて問題ないと思います。 よって、脚長÷√2に周方向長さを乗じると有効面積です。 強度評価については、垂直、曲げ、せん断、ねじりで計算方法が異なります。 振動すると加速度により想定以上の力が加わる場合があります。 特に、隅肉溶接部は形状が不安定で集中応力が起こりやすくなります。 よって、脚長を伸ばして強度を増す方法もありますが、形状係数 (応力集中係数)はあまり下がらないので、不均一な面を作らない 方が得策ですね。 よって、振動の具合にもよりますが、全周溶接の方が無難ですよ 一般的に脚長は、パイプ又は母材の薄い方の板厚より厚くする必要はありません。
お礼
ありがとうございます。 勉強になりました。今後も何かありましたらよろしくお願いします。
補足
補足ですみません。 仮にＳＵＳ板を垂直に固定している状態で、固定側が振動するといった状況では、溶接の脚長は変わってくるのでしょうか？
お礼
ありがとうございます。 早速便覧を参考に使ってみたいと思います。