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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:片持梁での自重による先端たわみ)

片持梁での自重による先端たわみ

2023/10/13 20:41

このQ&Aのポイント
  • 片持ちの正六角形の片持ち梁が自重によってどのようにたわむのか、公式を使って計算しました。
  • また、厚みが変化するテーパー状の梁についても、支点から任意の地点でのたわみを算出することが可能です。
  • これらの計算は釣竿のモデルを想定しています。
※ 以下は、質問の原文です

片持梁での自重による先端たわみ

2004/07/02 00:08

はじめて投稿します。自重によるたわみに
ついて教えて頂けないでしょうか?


長さ2000mm・対面幅5mmの正六角形
を片持ちにした時、自重による先端のたわみを知りたいです素材は鉄です。

そこで、等分布荷重の式
・・・y=WL^4/8EI・・・
の式で求める方向でいいのでしょうか?

下記の条件を式に代入すると

・長さ(L)・・・・・・・・・・2000(mm)
・断面二次モーメント(I)・・・37.59(mm^4)
・ヤング率(E)・・・・・・・・21000(kgf/mm^2)
・体積・・・・・・・・・・43300(mm^3)
・密度・・・・・・・・・・・・7874*10^-9(kg/mm^3)
・重量・・・・・・・・・0.34(kg)

・w・・・0.00017(kg/m)
なんで計算してみると
先端のたわみは423(mm)っとなりました。
ここまではおそらくOKだと思うのですが

片持ち梁の支点側からX(mm)の地点の
たわみはどのような式を用いればよいのでしょうか?
御存じの方があれば教えて下さい。宜しくお願いします。

さらに上記の梁がテーパー状に(5mm1mm)
厚みが変化する梁となると・・・

支点から任意の地点(A・B・C地点)の
『たわみ』をX-Y座標として算出する事は可能でしょうか?
ちなみに、それぞれの地点に働く『モーメント』『断面二次モーメント』は出ています。

モデルとしては釣竿のイメージです。
宜しくお願いします。

回答 (6件中 1~5件目)

2004/07/05 15:31
回答No.6

今回の目的には沿えないと思いますが、下記URLならマックにも対応できそうな気がします。

http://www.hajimeteno.ne.jp/engineer/index.html

http://www.cim.m.dendai.ac.jp/internet/

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この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。

質問する
2004/07/04 08:09
回答No.5

#4の回答をした者です。
私が、間違っておりました。失礼しました。
対面幅を一辺の長さと勘違いしておりました。

お礼

2004/07/04 09:34

いえいえ、こちらこそ言葉足らずで申し訳ありませんでした。一辺の長さを5mmとすると
対面幅は8.66(mm)となりまして以下の条件となります。

・長さ(L)・・・・・・・・・・2000(mm)
・断面二次モーメント(I)・・338.27(mm^4)
・ヤング率(E)・・・・・・21000(kgf/mm^2)
・・・・・・w・・・0.00051(kg/mm)


なんで、計算してみると
0.00051*(2000^4)/8*21000*338.27
=143(mm)になる気がしますが・・・


断面二次モーメント(I)の算出が違っているのでしょうか?自信がありません。六角の場合0.06*D^4(Dは六角の対面幅)で計算しています。


ちなみにに6角形は面が上下に向く方向で片持ちにしてます。恐れ入りますが再確認できませんで
しょうか?宜しくお願いします。

質問者
2004/07/03 22:31
回答No.4

#2で回答した者ですが、手計算で、微分方程式を解かずに、片持ち梁のたわみを任意の点で、複雑な断面形状の場合にも求められる方法があります。
「弾性荷重による共役ばり法」という方法です。
(推測ですが、#3さんご紹介の解析ソフトは、この方法を使っているのではないでしょうか。)
任意の点のモーメントMは、容易に求められますね。
その求めたモーメントMと断面二次モーメントIから、
M/(EI)なる荷重がかかる共役ばりを考え、
その共役ばりの任意の点でのモーメントがその点の求めるたわみになるというものです。
この方法の利点は、荷重として複雑な断面形状が処理出来ること、およびたわみが単純な算術で得られる
ことです。
但し、共役ばりの境界条件の考え方が変わっています。
上記方法を説明した本は、いろいろあると思いますが、手元の本では、森北出版、伊藤著「構造力学」70頁があります。
なお、2000mmでの先端の変位は約50mmですね。

お礼

2004/07/04 00:12

さらなる詳しい情報ありがとうございました
「弾性荷重による共役ばり法」、早速調べてみます。ありがとうございました。

ところで2000mmでの先端の変位が50mm
と解答頂いたのですが・・・どうしても計算
が合ません。どうしてでしょう?お手数かけますが教えて頂けたら幸いです。


・長さ(L)・・・・・・・・・・2000(mm)
・断面二次モーメント(I)・・・37.59(mm^4)
・ヤング率(E)・・・・・・・21000(kgf/mm^2)
・w・・・0.00017(kg/mm)

なんで、計算してみると
0.00017*(2000^4)/8*21000*37.59
=423(mm)になる気がしますが・・・
解りません。何か重代なミスがあるのでしょうかね?

質問者
2004/07/02 11:14
回答No.3

参考URLの「設計計算」にある「梁のたわみ計算」で、2mを例えば10の節点に分割し、節点間の材料の諸数値を条件に入れていけば釣竿イメージ梁の節点ごとのたわみ計算が簡単に求められます。

お礼

2004/07/03 00:04

早速の解答ありがとうございます。
残念ながら、僕のPCはmacなんで上記ページの
「設計計算」は出来ませんでした。でもこんなページがあるなんて、知りませんでした。活用する為お金ためてWIN買います。ところでmacでも「設計計算」出来るページまたはソフトなどは御存じないでしょうか?もしありましたら教えて下さい。宜しくお願いします。

質問者
2004/07/02 07:51
回答No.2

単純ミスです。
w=0.17(Kg/m)です。
式は合っています。
さて、支点からX地点のたわみですが、
たわみの問題は、殆ど「たわみの微分方程式」で解決できます。「たわみの微分方程式」の算出過程をしっかりと材料力学の本で習得してください。
自重によるたわみの微分方程式は、
EI*d^2*y/(d^2*x)=(w/2)*(Lーx)^2ーーーーイ
です。この微分方程式を解いて、境界条件を代入すれば、先端でのたわみy(L)および
任意の地点のたわみy(x)が得られます。
任意の地点のたわみy(x)は、次式になります。
y(x)=(w*(x^2)/(24EI)*(6L^2ー4Lx+x^2)ーーーロ
(ロ)式は#1さんと位置の基準点が違います。ご注意下さい。
ご自分で計算して確認下さい。
さて、テーパ梁の計算ですが、
簡単の為に先端太さがゼロとすると、
各地点xの断面二次モーメントIは、
I=(5*(3^1/2)/16)*a^4*(1-x/L)^4
です。ただし、aは六角形の一辺の長さです。
このIを最初の(イ)式に代入して解けば、
任意の地点のたわみy(x)が求まります。
奮闘してみてください。
勿論、同様にして、先端をゼロとしない場合も求まります。
それと、単純ミスしないよう、カンジニアリングにも磨きをかけて下さい。
式の典拠は、養賢堂、中原著「材料力学」上巻110頁です。

お礼

2004/07/03 00:00

早速の解答ありがとうございました。
単純ミスの御指摘ありがとうございました。
『微分方程式』となると、拒絶反応が出る
のですが、最近力学に興味をもちはじめたので
これから『微分方程式』の勉強をして行きます
早速、養賢堂、中原著「材料力学」上巻110頁
を購入したいと思ってます。

ロまでは理解できましたが・・・
大変なヒントを頂けたと感じております

最終的な理想は『テーパ梁の計算』で各地点の
ひずみを算出したいんですが、一定の傾きを持つテーパーではなく、途中でストレートになったり、急激なテーパーになったり・・・っと不連続なテーパーなんです。・・・まだまだ先は長そうです。また質問する事があるかもしれませんが
その際には、宜しくお願いします。大変勉強になりましありがとうございました。

質問者

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