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円環をねじると全長は伸びますか？
- 外径φ25、内径φ16、長さ100の円環（SUS材）の中央にひずみゲージを貼って、両端をつかんでねじりを加えると、引張りの出力が出ました。
- ひずみゲージが伸びているようです。
- この結果は妥当ですか？それとも試験条件が怪しそうですか？（曲げ荷重がかかっている等）
- 機械設計
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> 外径φ25、内径φ16、長さ100の円環（SUS材）の中央にひずみゲージを貼って、両端をつか > んでねじりを加えると、引張りの出力が出ました。ひずみゲージが伸びているようです。 > この結果は妥当ですか？それとも試験条件が怪しそうですか？ 妥当だと思います。 但し、引張方向に伸びているか否かは判りません。 引張方向（軸方向）が一定でも、ねじり方向（円周方向）が０（零）から増えますと、 引張方向にひずみゲージを貼っても、そのひずみゲージは実際に伸びます。 引張方向（軸方向）の長さをＡmmとし、ねじり方向（円周方向）の長さをＢmmとします。 すると、ねじりを加えない時のひずみゲージの長さは、Ａmmになります。 でも、ねじりが加わりますと、長さＡmmの両端は固定しているので、ひずみゲージの長さは、 √[（Ａmm）^2＋（Ｂmm）^2]となります。 そして、ひずみゲージがＡmm ＜ √[（Ａmm）^2＋（Ｂmm）^2]となり、引張りの出力が 出たのだと思います。 直角三角形で説明しますと、隣辺が軸方向で、対辺がねじり方向で、隣辺と対辺が直交。 ねじりを加えない時は、ひずみゲージの長さは隣辺です。 ねじりを加えた時は、ひずみゲージの長さは斜辺になります。 そして、隣辺 ＜ 斜辺となり、引張りの出力が出たのだと思います。 以上のように考えてください。 引張方向に伸びているか否かは判りませんが、ひずみゲージの長さは伸びたのでしょう。 引張りの出力が出たのだから。
試験の方法にもよると思います。 ワークを固定する部分が、軸方向にフリーに移動するのか？ または、軸方向には固定か？ 前者の場合：固定部間の距離は縮む方向にあります。CAE解析上。 後者の場合：固定部間の距離は変わらない。（試験機の剛性無視した場合。） →ねじりの他に、ワークがねじられることで縮もうとするため、 引張り力が作用すると考えられる。 （影響力は検証したことがないので、測定誤差レベルかもしれませんが。） イメージとしては雑巾しぼったら全長短くなりますよね。 全長が変わらないようにしぼろうとすると、引張る必要があると想像できますよね。 今回の測定では何を測りたいのでしょうか？ 軸方向に歪ゲージを貼った場合、伸びが測定されるのは当然と思います。 応力を測定したいのなら、皆さんの回答のように軸方向に対して±45°の方向に 歪ゲージを貼るべきと考えます。 歪ゲージで全長の変化を測定するのは困難ではないでしょうか。
恐らく、こうだろうっと思いつつ参考になりそうなサイトを探してみた 下に参考urlがあるが、軸のねじりの場合は矢張り斜めにひずみゲージを貼って いる絵がある。それと試験ならば曲げを生じさせない工夫は必要不可欠と思う
＞軸方向に1枚歪ゲージを貼る この場合、引っ張り、曲げ、捩りの全ての影響を受けると思います。 純粋に伸びを測定したいのであれば、周方向に４枚貼って引っ張り成分のみが 測定できるようにしてみてはと思います。 歪ゲージの結線は対向面をシリーズ接続し、他の対抗面の物をパラに接続すれば1枚ゲージと同じ抵抗値になります。 この方法は、簡易的なロードセルを作る時、よく用いました。これで伸びが出るか確認して下さい。
>外径φ25、内径φ16、長さ100の円環（SUS材）の中央にひずみゲージを貼って、 試験条件が妖しいと思う 外形φ２５０内径φ２４８長さ１０００ これくらいだと結果が違うかも？ どー言う事かと言えば φ２５に対してひずみゲージの大きさはどれくらい？ http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/technical_notes/node_2002/misalignment_effect.html もし５ｍｍ四方くらいの大きさであるなら 軸方向と円周方向と両方のひずみの影響を受けてると思う http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/technical_notes/node_2001/examples_of_measurement_with_strain_gages.html 引っ張り応力のつもりが横方向の圧縮応力の影響を受けていたりして http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/technical_notes/node_2002/resistance_change_of_gage_bonded.html http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/technical_notes/node_2001/shearing_stress_measurement_of_axis.html ところでひずみゲージの形状やサイズ及び貼付場所は ひずみゲージメーカに相談して決めたのでしょうね
全長が伸びるとは思いませんが、斜め方向に引っ張り応力が働くことは、 ごく自然なことと思います。 試しに、ねじり応力を加える斜め方向と、その反対斜め方向にひずみゲージ を貼って試験することをお勧めします。 素人が言うことですから、疑いをもって確認することをお勧めしますが、 正しく軸方向にひずみをゲージ貼ってっても、ねじりを加えれば、ゲージも ねじれを受けて伸びると思います。従って、貼り付けたゲージで正しい長さ は計測できないように思います。 多数の細長い材料を円筒状に並べて、ねじり応力を加えた状況を想定すると ねじれ角度のコサインに対応して、全長は縮みそうに想像します。 実際には、ポアソン比などが効いてくるでしょうから、ねじれ角度に対する 単純なコサインでは表せないでしょうが、変形の傾向は想像できると思いま す。 このあとは、きちんと物性を把握なさっている専門家の回答を期待したいと 思います。
補足
説明不足でした。すみません。 軸方向にひずみゲージを貼りました。 軸に対し斜め方向には伸び、それと90°方向は縮むと思うのですが、 理論的に軸方向はどうなるのかが知りたいです。 もしご存知でしたらよろしくお願いします。