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ボルトにかかる曲げ応力とは？
- ブラケットとボスをボルトで締結する箇所が最悪値では傾く可能性がある
- M6のボルトで締め付けた際にかかる曲げ応力を調べている
- 質問者はどの情報が必要か途方に暮れており、アドバイスを求めている
- 機械設計
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再々出です。 結論から申しますと、ボルト頭部の剛性から、傾斜面によってボルト頭部の角が当たっても ボルトの軸には曲げ応力ではなく、略均一な引張応力(軸力)が掛かります。 ですから、ボルト頭部の角と傾斜面(座金を使用した方がよい)との接触部の圧縮応力を チェックするとよいでしょう。 実用レベルでは、ボルトは強度区分の高い(硬い)物を使用して、傾斜面の接触する部分は ボルト頭部の角が当たるので、傷が付きやすいため座金を使用するとよいでしょう。 そして、座金は硬い物より軟らかい物(強度区分の低い物)を使用し、座金の方が塑性変形を 起こさせ、ボルト頭部と座金の接触面積を確保するような対応になるでしょう。 しかし、これでも緩み易い条件となるので、根本の傾斜面にならない対応が大切です。 (中々、よいURLが見つからないので、貴殿でも論文等を探してください)
再出です。 貴殿の次の質問内容を確認しました結果、質問内容が少し想像が付くきがしました。 さて、話しが本題から少し外れますが、ねじの規格はURL≪ねじ種類と規格の歩み （規格の 歴史年表）≫で示しますように改定されてきました。 そして、ねじの頭部座面の傾きも旧ＪＩＳでは、URL≪六角ボルト（形状・寸法）≫のよう に記述されていました。(この森の過去ログにも、関連内容の記載あり) それには、1°と明記されています。 また、Ｉ形鋼や [ 形鋼をボルト止めする場合には、それぞれの傾斜座金を使用します。 Ｉ形鋼は 98°なので8°の傾斜座金を、[ 形鋼は 95°なので5°の傾斜座金をです。 以上から、 最悪値を見ていくと、ブラケットとボスが接する面に傾きが生じてしまいます。 の角度数値によっては、あまり気にしなくてよいことになります。 また、そこをM6のボルトで締め付けた際にかかる曲げ応力を調べています。 の記述ですが、ボルトに曲げ応力は掛かっていません。 正確には、軸力(引張応力)が不均一に掛かっているので、引張と圧縮が軸に掛かる曲げ応力 ではありません。 そして、M6ボルト頭部の座面に偏った応力が掛かるので、偏った応力が掛かるボルト頭部座面 又は座金かブラケット等の取付面が塑性変形して、ボルト頭部座面が極力均一な応力を 維持して固定される格好になります。 但し、5°や8°等の傾斜がきつい場合には、ボルト頭部座面の実質接触面積が少なくなり、 振動等の外力で新たな塑性変形が生まれ易くなり、軸力低下からねじが緩み易い状態と なります。 因って、M6サイズより大きなボルトを使用するや、座金を比較的軟らかい材料にする等の 工夫をして傾斜座金を使用した時の状態に近くするなどして、対策する方が計算するより 結果が出ます。 参考ですが、以下のような試験もあります。 http://klibredb.lib.kanagawa-u.ac.jp/dspace/bitstream/10487/1476/1/kana-3-1-0007.pdf の Fig.7 です。 少し混乱するかもしてませんね。 曲げ応力とは、 http://kousyoudesignco.dip.jp/ZAIRIKI-MOMENT.html です。
┏┓ ┏┓↑ ┗┛ ┗┛短 ┃━━━━━━┃辺 ┃ ┃３ ┃━━━━━━┃１ ┏┓ ┏┓０ ┗┛ ┗┛↓ ← 長辺 410 → ┏┳━━━━┳┓ ┃┃重心位置┃┃ ┃┃ ・ ┃┃──── ┃┃ ┃┃ ↑ ┃┃ ┃┃ │ ┃┃ ┃┃ ┃┃ ┃┃ 重心高さ？ ┃┳━━━━┳┃ │ ┃┃ ┃┃ │ ┃┃ ┃┃ ↓ ↓┻┻ ┻┻↓──── 質量 66.8kg のように、簡単なマンガ絵にて説明ができませんか？ 又は、添付FILEで。 そうすれば、より具体的なアドバイスができます。 言葉で、より詳しくの説明でも可ですが、簡単なマンガ絵と言葉がベターです。
よく分かりませんが 計算で実際に近い値が出ているか検証するのは難しいのでは？ 計算の信頼性を確かめることができるか？ ボルトは曲げ荷重が掛からないようにして 使用するのが原則という話を聞きます。 よく分からない強度計算をやってもいいと思いますが 曲げによる応力を下げる処置を考えるのが一般的と思います。 想像するのはボルトの付け根から壊れる。 あとは程度により壊れるかどうか。
＞ブラケットとボスをボルトで締結する箇所、、、最悪値を見ていくと、ブラケットと ボスが接する面に傾きが生じてしまいます。 計算が難しいから、傾きを避ける。姑息と言えなくはないが・・・ 鋳物の座面はコスト掛けてでも機械加工してフラットにする。 解析するならこのレベルが必要と思う。 東大院 酒井・泉研究室の学生論文 http://www.fml.t.u-tokyo.ac.jp/research/thesis/h22b-morizumi.pdf 回答（１）紹介サイトのボスは神戸大教授 http://www.bolt-engineer.net/lab/ ボルト締結の質問・相談もある（有料無料？）
ただ曲げ応力を計算値で求めたいのであれば、ボルト締め付け面の傾き角度から、普通のはりとしての計算をベースに求めればよいだけの事だと思います。 一般的にボルトを最初締め付けした時の曲げ応力と、締め付けた後に荷重がかかって曲がる場合とでは考え方が異なります。 前者の場合は、あまりボルトの曲げ応力を普通は考慮しない場合が多いと思います。 後者の場合は、疲労強度まで議論する場合には、相当複雑な問題となります。
お礼
前者の考え方はとても参考になりました。 いくら公式を読んでも当てはまり方がイメージできなかったので、これでイメージしやすくなりました。 後者は確かに複雑になりそうなので、もう少し検討致します。
ブラケットの形状・寸法とボルト締付け位置がわからないので、明確には答え られませんが、梁の曲げとボルト締付け軸力から計算できそうですね。 参考になりそうなサイトを下記しておきます。 （ボルト締付け） http://www.bolt-engineer.net/technical/torque.html http://www.bolt-engineer.net/technical/jikuryoku.html#point2 （梁の計算） http://www.sarogom.com/zairyou.pdf
お礼
分かりやすいサイトを教えていただきありがとうございました。 とても参考になりました。
お礼
確かに計算が難しく、苦戦しています。 それも可能かどうか検討致します。