開きor閉じ断面のねじりの強度計算

質問

いつもお世話になっております。

さて、早速ですが、添付図のようにパイプ材の両端近傍に丸棒を差し込み、
雑巾をしぼるようなイメージで、パイプにねじりが加わる構造を検討しております。
■ご質問
パイプのねじりを評価したいのですが、このモデルの場合、開き断面と閉じ断面のどちらでの評価が必要となりますでしょうか。
（パイプの両端は閉じていますが、ねじりが作用する箇所は開いているため迷っております）
開きor閉じとなる理由まで添えていただけますと幸いです。

回答No.3

kon555 · ベストアンサー

このようなケースの場合パイプのどの部分での「ねじり」を評価したいのか、また丸棒とパイプの接合方法で考え方が変わってきます。
例えば丸棒が単に刺さっている場合なら、力が加わるその部分、AA断面だけで考える場合は開き断面で考えます。

実際の力のかかり方を考えてみて下さい。丸棒にかかった力がパイプに加わります。丸棒はパイプ断面の開き部分を押し広げるように作用します。この時点で閉断面ではないことは明らかですね。
そして断面A-Aの限界がくるとそこで破損するため、断面A-A以上に強固な部位の強度はあまり意味がなくなります。

しかし丸棒がしっかりと全周接合されているなら閉断面で考えていいでしょう。例えば適切な溶接の場合、溶接箇所の強度は母材強度を越えるので、こうしたケースなら閉断面で考えるべきです。

お礼

ご回答ありがとうございます！
AA断面の開きの評価になりますか。
当初は丸棒の溶接構造で検討しておりましたが、コストダウンのために差し込むだけとしたかった次第です（位置決めも楽になりますので）。
他にもねじりが生じる部品が多々ありますので、CAEの評価と合わせて開き断面で再検討いたします。

回答No.4

久保 泰臣（@omi3_）

この想定では、パイプ穴の変形耐力は
　パイプねじりの強度の 1/10以下になると思います。

不思議なのは、丸棒をパイプに貫通させていない事です。
　セッティングの時、片方に入れば、先穴に挿入も簡単でしょう。

他人の工夫を"見て"学ぶ方が先かと。

回答No.2

hahaha8635

じつは
https://product.rakuten.co.jp/product/-/c0f4b8bdbfc4ac57ea4df17146460f5a/?scid=s_kwa_pla_app&gclid=CjwKCAiA__HvBRACEiwAbViuU-0JTEZMfhkj_Dwk-0WD5BV2uHL9miNTag9jdeNxF2Vc6PpsDW7t2hoCyegQAvD_BwE&gclsrc=aw.ds
のような簡単なねじりではなく
変なねじりみまるから
円筒拘束　真ん中に棒を入れて拘束するのかも不明

そのため　押す　のと　引くので　代用できるかも不明

お礼

度々ありがとうございます。
本質問に伴い材力の教科書を確認し、開き・閉じにたどり着いたところで
あまり材力に詳しくないです。。。

先般の回答にもありましたが、押す　のと　引くので　代用できるかも不明とは、どういう意味でしょうか。

回答No.1

hahaha8635

とりま　三角法がうそ

https://cad-kenkyujo.com/2017/03/10/simulation/
で
CAS
↑
おためしは無料（営利でも相当な額がない限り）

押しも引きも検討が必要

お礼

三角法について失礼しました！
画像の再投稿の仕方がわからなかったため、恐縮ですがウソの三角法のままとさせていただきます。。。

またFusion 360のご紹介ありがとうございます。早速試してみます。
今回は、なぜそのように解くのか考え方を把握しておきたい次第ですので
開きor閉じ断面で評価する理由をご助言いただけますと幸いです。