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SUS304鋼管ミルシートの耐力換算について
- SUS304の鋼管ミルシートで記されている0.2％耐力は、便宜上0.１％耐力に換算されます。
- 単純計算では、0.１％耐力は240N/mm^2です。
- メーカーに問い合わせた結果、実際の換算値は約10N/mm^2異なることが分かりました。
- 機械設計
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回答（３）の者ですが、小生も回答（6）さんの “σav＝Eε＝193×1000×0.2/100＝386MPa(N/mm^2)” は疑問が残ります。 縦弾性係数（ヤング率）は、弾性変形内での数値を基本にしています。 それを、弾性変形内と0.1％永久伸び耐力又は0.2％永久伸び耐力範囲を 一緒にして、0.1％や0.2％で括って計算する方法は、言葉が汚いですが 味噌も糞も一緒にしている感があります。 何かアクションを起こし、進展はありましたか？ 例えば、貴殿の記述のミルシート確認とか。 その数値に興味があるので。 結果を教えて欲しいです。そして、閉じましょう。
回答（6）さんのご見解には不明な点が多いので再登場させてください。 ? σav＝Eε＝193×1000×0.2/100＝386MPa(N/mm^2) 比例限の範囲に限定される式。比例限を越える範囲まで拡張することに妥当性があるか？ 少なくとも物理的根拠は無いのでは？ ?ここでは3％低下を見込んで。。。。 3％とする理由がないように思えます？ 質問者の追記 ?約10Nmm^2違う?からの拡張引用なら無理だと思います。 ?240とか205N/mm^2という数値は下限値。たとえば材料データの変動係数10％，下限値を3σ(標準偏差)に設定すると 10％の根拠は？ さらに ? 変動係数15％ とされてるが、それは議論されてる規格値からの逆算という意味しかないのでは？ σ＝10％、15％は現実離れしてると思える？ 実際はバラツキσは小さくて、上方で安定しているのでは？ 強度だけなら強けりゃ良いと気楽だが、伸び曲げ絞りなど柔さを同時に規定する材料ではそんなにバラツクとモノが作れない。 ? 0.1％耐力値・・・・応力σavの下限値＝131MPa そのような低い値では?との関係が矛盾するのでは？ どうも、私には出発点?が適切とは思えないですが・・・？ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊ そもそも論で、強度の規格値とは、厳格な値でもって議論するようなモノではないと思います。 実際、鋼材の試験は１回パスしなかったものはJIS G3101 の 9.2 再試験の規定で合格すれば良い。追試合格アリ！ 樹脂に至っては Typical値だが、扱いはそんなに変わらないのでないか？ 建築用に何故わざわざ0.1％耐力を規定してるか？ 経過は調べきれないが余計な何かが働いてそうな気がする。 とはいえ、規格を守らないわけには仕事がハジマラナイ。。。。それでのミルシートを要求するしかないでしょう 参考として 規格値／代表値の対比例が見つかりました 規格値 代表例 NSSC 304N ≧345 481 SUS 304 ≧205 255 あくまで0.2％耐力！！！ NSSC 304N 元素添加によって高強度を標榜 話が混乱してきてますが、またその片棒をかついでしまってスミマセンが。。。 回答（３）さん紹介サイト↓ の実測値プロットが信頼に足ると思われ、これに0.2%、0.1%の線を引いて読みとると http://monoist.atmarkit.co.jp/fmecha/articles/zairiki/06/zairiki06_b.html ＞耐力が変わっても微々たるもの（10N/mm^2） は正しいですね。 そうであろうとも、承認を通すには0.1%耐力のデータがないと幾ら説明しようがダーメ！！ この規格が古いならともかく、2000年制定だったハズで不審を抱かれることは全く正当だと思います。
SUS304の縦弾性係数はE＝193GPaですから，弾性降伏する応力は σav＝Eε＝193×1000×0.2/100＝386MPa(N/mm^2) で計算できます。実際の引張試験で計測する0.2％耐力値では若干の塑性変形 を伴ないますので，上記よりやや小さい値になります。ここでは3％低下を見 込んでσav＝374MPaを採用してみます。 これは実測平均値であり，設計上は安全を見越して下限値を採用することが 多いと思います。一般的には規格上の表現で･･･以上と表現しています。 皆様の議論の240とか205N/mm^2という数値は下限値だと思います。たとえば 材料データの変動係数10％，下限値を3σ(標準偏差)に設定すると 応力σavの下限値＝374*(1-10/100*3)＝262MPa 変動係数15％とすれば応力σavの下限値＝374*(1-15/100*3)＝206MPa 上記が目安になると思います。 実際の計測した物性値と設計値(安全を見越した値)を明確に区分しておか ないと混乱します。 0.2→0.1％耐力値への換算について追記します。 0.1％耐力値における上記の計算をしますと変動係数10％の場合 耐力に相当する応力σavの下限値＝131MPa 変動係数15％の場合応力σavの下限値＝103MPa となり，後者の場合103MPaの差異が生じます。 紹介した計算には経験値が入っています。耐力値換算の目安となる計算方法 の1例を示してみたまでで，厳密な物理的根拠を示しているわけではありませ ん。機械的特性値を議論する場合，計測平均値なのか設計許容値なのかを厳 密に区分しないと混乱すると言うことを述べたかった次第です。
お礼
縦弾性係数からの計算は、分かりやすいです｡ 具体的な計算例まで教えて頂き非常に参考になりました｡ ありがとうございました｡
回答（３）さんのＮＡＳのカタログから抜き出してみると ＳＵＳ３０４ 0.2％ ＞205 ＮＡＳ製品の標榜値。無指定の場合 ＳＵＳ３０４ＴＫＲ 0.2％ ＞205 SAS 311＜ステンレス協会＞ （一般構造用ステンレス鋼角形鋼管） ＳＵＳ３０４Ａ 0.1％ ＞235 JIS G 4321 （建築構造用ステンレス鋼材 ： 角形鋼管） 上２つが同じなのは自然なことですが、Ａと指定された鋼種のみ0.1％耐力となってます。 0.1％耐力で保証値がより大きくなる。永久変形量が小さいのにも拘わらず・・・なので規格が厳しいことは明かです。 Ａの意味はこんな記述がありました。 "A"は、従来のJIS鋼種名称と区別するために建築・構造を意味するArchitectureの "A" をつけたものです。 結論として、Ａ記号指定の建築用には無印などを使えない。 使う場合はミルシートで0.1％耐力を要求しなければならない。回答（２）さんによると換算式があるようだが、設計出だしで概算のみなら別として、スペック云々の話は到底無理。 回答（４）さんと同じ結論です。
お礼
詳細なご説明ありがとうございます｡ 設計段階では、ミルシートの入手が不可能なため235N/mm^2で計算します｡ ミルシートに0.1・0.2%耐力の両方記載しあれば良いような気がします｡
＞SUS304の鋼管ミルシートで0.2％耐力で480N/mm^2と記されているのですが SUS3O4の0.2％耐力は205N/mm^2以上と私は記憶しているがこれは明らかに違う のでミルシートを確認。さらに材料記号或いはJIS規格番号を確認して下さい 回答1さんに賛同するが、0.2％耐力は205N/mm^2以上だからあまり意味が無い 更に0.1％耐力自体は、JIS G 4321 建築構造用ステンレス鋼材 に規定され ているようです。恐らく建築構造用なので、よりスパンも長く剛性が重視され る構造用に使うため、必要に迫られて規格化されたものではないかな？と思う （昔はSUSは変形し易く高価なので構造材には不向きと言われておりました） ＞0.1％永久伸び耐力と0.2％永久伸び耐力 どう考えたって0.1％永久伸び耐力＜0.2％永久伸び耐力に決まっている筈だが 0.1％永久伸び耐力＞0.2％永久伸び耐力になっているサイトは比較対象が違う SUS304TPAやSUS304TKAっと、SUS304Aとの比較だからそう勘違いされたと思う ミルシートは規定された通りの材料なのかの証明書なので、まづは確認が先だ 最後に材料の成分は同じであってもJISの場合は使う用途によっても材料規格 および記号が変わってしまう。またそれによって微妙に成分や機械的性質も 変わるのです。用途に見合う規格、さらに機械と建築の違いもありますね 「JIS G 4321 建築構造用ステンレス鋼材」の0.1％永久伸び耐力は235N/mm^2 と高目だから、構造計算もSS400と同じ位だから使い勝手も良さそうに思う すっかり長文になりましたが、アドバイスになればと思います
お礼
詳細なご説明ありがとうございます｡ 応力と伸びが比例関係にあると勘違いしていました｡
二つの混乱内容が見受けられます。 先ず最初は、0.1％永久伸び耐力と0.2％永久伸び耐力です。 通常、何も記入していない耐力は、0.2％永久伸び耐力の値です。ですから一般的です。 0.1％永久伸び耐力の値は、当然ですが0.2％永久伸び耐力の値より大きいです。 通常のSUS304では、0.1％耐力が235N/mm^2以上で、0.2％耐力が205N/mm^2以上です。 そして、降伏比（引張強さに対する0.1%耐力割合）を計算する時に0.1％耐力値を用います。 詳細事例と参考資料は、以下のURLを確認下さい。 次に、SUS304の鋼管ミルシートで0.2％耐力で480N/mm^2と記されているのですが、便宜上0.1％ 耐力に換算する計算式があるのでしょうか？の0.2％耐力で480N/mm^2の耐力の値です。 SUS304の板バネやボルトの強度区分での強度数値は、SUSは焼き入れ等の熱処理をすると防錆 効果が低下するため、加工硬化で硬度（引張強さ等の強度）をアップさせたものです。 《SUS304のねじ強度区分はA2-50やA2-70で記述。標準部品のミスミさんのカタログにも記載あり》 因って、一般的なSUS304の強度数値と異なります。また、耐力の値も0.2％永久伸び耐力しか 記述が無いのが一般的です。そして、換算する計算式もありません。 0.1％永久伸び耐力の値の使用用途は何でしょう？ 使用目的によっては、低い方の値である0.2％耐力値を代用しても良いのでは？ 機械工学分野が専門なので、建築は似ていますが？？？です。 前述のURL建築分野資料を観ますと、ミルシート等で記述されているようですね。 それを確認するのが無難でしょうね。
お礼
詳細なアドバイスありがとうございます｡ 用途は、建築の設計で0.1%耐力を要求されました｡ 0.1%耐力のミルシートで確認するしかないですね｡
きわめて興味ある御質問ですね。 精密計測で、ＳＵＳ材のバネ系をよく設計してますが、 弾性限界、耐力付近まで使用すると計測の再現性やヒステリシスの問題が発生するため、応力の小さいところで使用するのが常識になっています。 一般的に、耐力等はメーカの試験機による値であり、最低値で表わされるため、バラつきが大きいと思われます。 御質問の答えにはなっておりませんが、どういう用途なのか気になりました。
補足
http://monoist.atmarkit.co.jp/fmecha/articles/zairiki/06/zairiki06_b.html この実験結果を見ますと0.2と0.1％のひずみの間に降伏点があります｡ 応力は50N/mm^2位差があります｡ 降伏点の前で計算するのがポイントみたいですね｡ 用途は、建築では0.1％との耐力で設計するそうです｡ 安全率は１以上でokだそうです｡ 今回計算を0.1％耐力の設定条件で依頼されました｡ SUS304でも鋼材の種類で、熱間と冷間加工でばらつきがあるため一概に言えないのでしょうね｡ 少し調べましたら計算方法があるみたいです、かなり難しくて分かりませんでした｡
＞単純計算では、240N/mm^2 とは、どのようなデータに基づいて、どのように計算なさったのでしょうか？ 根拠はありませんが、換算問題ではないような気がします。 ＞約10Nmm^2違う どのような根拠の数値を比較して「違う」とおっしゃっているのでしょうか？ 製品には当然にバラツキがあります。 取り扱っている数値が、材質としての設計中心値なのか、製品の性能の代表 値なのか、製品の性能保証値なのかで事情が異なります。 材質が同じでも、製品の厚さ（サイズ）によって、許容応力を勘案すべき 場合があります。 また、設計応力に関して、法規的な規制によって判断が必要な場合と、純技 術的な考え方とがあります。 240N/mm^2にたいして約10Nmm^2の違いであれば、このような状況次第で判断 が異なるように思います。技術的には、微妙な数値の違いの範囲のように 思えます。 不十分な理解のまま書き込んでいたようで失礼致しました。 SUS304の鋼管ミルシートで0.2％耐力で480N/mm^2と記されているが、 便宜上0.１％耐力に換算式があるのか？ メーカーに問い合わせたら、0.2％耐力と0.１％耐力は約10Nmm^2違う つまり、0.１％耐力で約470N/mm^2という回答が得られた。 ということですね。 メーカーには当然引張試験データがありますから、0.1%の永久変形と0.2%の 永久変形の耐力は換算できるということですね。 他の回答者さんがご指摘のとおり、一般的なSUS304の耐力205～235N/mm^2と、 今回のミルシート記載値から換算して得られた470N/mm^2の間には大きな乖離 があるので、この点は明確にする必要があることは間違いないと思います。 そういう意味で、換算の問題ではないことだけは確かなようです。
補足
換算できないですか｡ 実験データに基づくしか無いのですね｡
お礼
弾性範囲内のヤング率での計算と塑性範囲では、確かに違いますがそんなに差があるのでしょうか？ 鋼材メーカーに再度問い合わせましたら、SUS304とSUS304Aは全く同じもので 0.1・0.2%耐力は、測定方法が違うだけとの回答でした｡メーカーの方曰わく 0.1耐力が変わっても微々たるもの（10N/mm^2）だそうです｡ 建築の場合Ｈ綱等非常に大きなものが多いため、より厳格に規定されていると思います｡ただし建築の資材を全て0.1%耐力で計算しなければならないのも経済性に欠けると思います｡ やはり、梁・柱等に限定した考えみたいな気がします｡ 0.1%耐力を決めた偉い先生に根拠を聞いてみたいです｡ ミルシートですが、設計用のものがあっても良いと思います｡ 参考までに、薄板（1.5t）のミルシートをとりましたら0.2%耐力値は、270N/mm^2でした｡厚み(2・3・4mm)によって全て値が異なります｡又同じ鋼管でも定尺物5・6mでは、30N/mm^2位の差がありました｡