強度計算時の荷重について

質問

お世話になります。早速ですが強度計算の際、
圧縮・引張り・せん断力などを用いるかと存じます。

でも実際のところ、その機械が半永久的に壊れないでほしいとなると、
もはや疲労（引張り強さの半分）で検討するしかないかと
思いますがその考えで良いのでしょうか？

しかし、そうだとすると概ね引張り強さの７０％であるせん断力は、
一体どういう局面で考慮するものなのか、わからなくなってしまいました。

また、圧縮・引張りについては破壊ではなく、タワミなどの
あくまでも変形を検討するものであるとの認識で良いのでしょうか？

以上、よろしくお願いいたします。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

疲労強度が知られる以前は、許容応力内でも繰返し応力を加えると破壊する
ことが一般に知られなかった？　ということは、10＾6=100万=1メガ=1M回も
動作しないモノ例えば圧力容器1/4σだし鉄骨構造などは疲労強度を考えない
また最大応力が瞬時に加わる場合、例えばワークが挟まったからという場合も

せん断力とは、これ単独で、例えばシャーピンの設計などでは疲労を考えない
また梁の曲げとかの強度計算であっても短い梁や薄肉断面梁でもそうと思うし
アンカー計算における、アンカーのせん断力の計算にも疲労強度は入りません
＞せん断力70%は、ねじりだけではτyp=σyp/√3=0.577σypとなるから御注意を

機械設計の場合には特に回転曲げや両振りねじりや疲労強度などを扱う場面が
多いのは,機械だけに100万回というサイクルに直ぐに到達してしまうからかと
思います。強度計算もケースバイケースで一概に言えない事もあるだろうから
剛性を重視しないとならない時もあるし全ての知識を総動員しないとならない

参考URL：

http://www.geocities.jp/jitensha_tanken/fatigue.html

お礼

ありがとうございます。やはり各々の応力のかかり方を正しく把握する
ことが大切ですね。とりあえず全て、疲労（引張り強さの半分）で考え
ちゃえば良いという訳ではないとは薄々思っていたのですが。
あと、せん断力70%は、ねじりだけでは57.7%の件もありがとうございます。
自分でもっと調べてみます。

回答No.4

noname#230359

疲労強度で検討することになると思います。材料強度設計についての
考えを示したサイトを紹介しておきます。ちなみに鋼材においては
概ね　疲労強度＝引張強度／３　です。

参考URL：

http://www.fml.t.u-tokyo.ac.jp/~izumi/easy/strength_design.files/frame.htm

お礼

ありがとうございます。疲労強度＝引張強度／３ですか。
参考のサイトで早速勉強したいと思います。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#230359

最終的には疲労強度になると思います。
機械設計においては、圧縮、引っ張り、せん断、に加えてねじりが入ります。
ねじりが入るとせん断荷重が加わります。
また、実際の設計は引っ張り＋せん断などの複合荷重が加わるケースがほとんどかと思います。
また、軸のたわみから危険回転数などの算出にもかかわります。

精密な数値が欲しい場合は、手計算には限界がありますので、FEMなどの解析ソフトなどが必要かと思いますが、ある程度の力学的な知識がないと、とんでもない数値が割出せれますので注意が必要です。

参考ですが、”実用・材料力学”という本がありますので、millさんの参考になるかどうかわかりませんが、一度見てみてください。

お礼

ありがとうございます。ねじりや複合荷重のケースか否かの検討も
必要なのですね。疲労どうのこうの以前に力学をおさらいする必要が
ありそうです。また、実用・材料力学、早速あたってみたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

一度、以下のURLを確認してみて下さい。
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch02/ch02_01.html
そして、その最下部の
[ Previous ] [ Mechanical Design ] [ Next ]
をクリックして、関連項目も確認して下さい。

引張とせん断は基本的には、別の物です。
ねじり荷重と引張荷重の複合の場合、ベクトル的に簡単に
考察しているだけです。（最低基準で）

お礼

ありがとうございます。URL早速あたってみましたが、とてもわかりやすく
正直驚きました。ほかの項目も豊富なので重宝しそうです。
ありがとうございました。