箱形状の強度計算？

質問

ここに、厚さ3.2mmの鋼板で高さ900×幅600×高さ900のボックスが
あるとします。この上に重さ150キログラムの機械を載せる時、このボックスが耐えられるかどうかの強度計算をどうやってやったらいいのですか？

ご回答ありがとうございます。
荷重は150?が上面に等分布荷重で作用すると考えます。

ボックスの変形を0.5mm以下に押えたい。
繰り返し荷重はないものと考えます。

なぜこのよな質問をしたかといいますと、角パイプやアングルをつかった
門型の架台は構造力学の問題でよく見るのですが、
ボックス（モノコック構造）はあまり見かけないからです。

問は単純化してもらってかまいません。
だいたいこんな感じだよ～というのがわかれば幸いです。

回答No.5

noname#230359

問題を単純化するのであれば上面板（900ｘ600ｘｔ3.2）の４辺固定した
時のたわみ量で計算すればよいかと思います。

破壊強度については角パイプ形状の座屈強度が問題なければよいかと。

モノコックになることによって強度UPするはずですが安全側で考える
ことになるので判断基準にはできると思います。

※回答（４）様へ
計算式内の単位系がおかしくなっているので再確認してください。
また数値計算し、NGだというのであれば結果のたわみ量は記載すべきかと。

参考までに簡単に３DCADで解析した結果たわみ量は0.3ｍｍ強でした。

自分で手計算していないのでこの結果が妥当かどうかの判断は、今のところ
できませんが・・・

３DCADによる解析は結果を出すのは簡単ですが、評価し、結論を出すのは
手計算できるだけのスキルが必要ですので、易々と勧めるべきではないか
と思いますよ。

4辺固定のｔ3.2板だとたわみ量が1.17ｍｍでした。

手計算とほぼ同じですね・・・・

最初の解析の何かがおかしいのか、モノコック構造による
剛性UPの影響なのかどちらなのでしょうか？

気になったので解析をやり直ししました。

メッシュを細かくしたところ最大たわみ1.2ｍｍ程度。

このぐらいが計算上の正解みたいですね。

やっぱり手計算をできないと間違った結果を信じてしまいそうです。

回答No.4

noname#230359

再出です。

> 荷重は150?が上面に等分布荷重で作用すると考えます。

> ボックスの変形を0.5mm以下に押えたい。
> 繰り返し荷重はないものと考えます。

簡単には、URLでも確認できます。
厚さ3.2mmの鋼板で高さ900×幅600×高さ900のボックスがは、
厚さ3.2mmの鋼板で長さ900×幅600×高さ900のボックスが
ですよね。

そして、150?×9.8kg/N÷(900mm×600mm)＝0.002722N/mm^2＝0.002722MPa＝2722Pa
の等分布荷重で計算すれば、ｔ3.2mm×900mm×600mmの中央部のたわみが確認でき、
ｔ3.2mmでは無理と判ります。
<１Ｎの涙さん は、質問内容を再確認する必要があります （*^_^*） >

以上の計算に、縦壁板の変形が関与して、ボックスの変形を0.5mm以下に押えたい
板厚の算出は、やはり3D-CAD解析した方が無難です。

http://engineering-web.com/plate_ja/rectPlateSSSSLD/
　↑　長方形板の大たわみ－単純支持・一様圧力（HM Bergerの近似解)　
URL貼り付け間違いでした。

150?×9.8kg/N÷(900mm×600mm)＝0.002722N/mm^2＝0.002722MPa＝2722Pa
　　　　　　　　↓ 訂正
150?×9.8N/kg÷(900mm×600mm)＝0.002722N/mm^2＝0.002722MPa＝2722Pa

http://archi2.ace.nitech.ac.jp/ichi2/rc/8/sec8.2/

も追記しておきます。

http://aset21.sakura.ne.jp/Q&A/QAhtml/QA-13.htm

3.5　鋼I形断面や鋼箱形断面の局部座屈強度はどのように考慮するのでしょうか？

もです。

参考URL：

http://engineering-web.com/plate_ja/rectPlateSSSSSD/

回答No.3

noname#230359

何れにせよ簡単では無いと思うが、、、

私が、ザックリやるならば・・・L-t3.2x40x40とブレスがFB3.2x40と仮定して
やってみる。荷重が小さいので0.5mmも行かないと思うが根拠は聞かないで
天板については平板に等分布荷重と考えれると0.5mm近く行ってしまう

3D_CAD及び解析ソフトと答えれば、ココで質問する意味も薄くなる気がする

んー？あれ・・・失礼。訂正しますね

☓天板については平板に等分布荷重と考えれると0.5mm近く行ってしまう

◯→天板については4辺支持・平板に等分布荷重と考えると4.884mmとなります
or
◯→天板については4辺固定・平板に等分布荷重と考えると1.4mmとなります

ユーさん御指摘ありがとう

L-t3.2x40x40とブレスがFB3.2x40と仮定した場合は支点が殆ど変位しない・・
つまり・・・荷重が小さいので0.5mmも行かないということでした

回答No.2

noname#230359

“ボックスの変形を0.5mm以下に押えたい”なら、3D-CAD等で解析して確認するがベストでしょう。

3D-CAD解析もできる設計屋さんに、スポット的に依頼して、コストパフォーマンスも確認し、
貴殿若しくは貴社導入も検討してみてください。

回答No.1

noname#230359

重さ150キログラムの機械を載せる仕様が明確ではありません。

位置的な関係は？
最悪を想定しでしょうか。
縦壁４面の内３面が必ず接触し、重心は必ず縦壁４面の内側になる仕様となるでしょうか。

接触は、面接触になるのでしょうか？
角当たりの点接触になるのでしょうか。
その場合、ボックスが耐えられるかどうかの判断は、形状が変形するか否かでしょうか？
変形しても、一回又は数回耐えれれば、交換するしようでしょうか。
耐用年数又は、使用回数に制限はありますか<トンネル事故の教訓で>

載せ方は？
吊って、ゆっくり載せるでしょうか。
その時に、横揺れも考慮がどの位ひつようですか？
等々です。