力のつりあいについて

Question

力のつりあいについて教えて頂きたくご存知の方、
どうぞご教授下さい

入力点…1箇所(F)
入力により反力を生む点(接点)…2箇所(f1,f2)

X→=0
Y↑=0
M=0

でf1,f2を求めた場合

FのX成分=(ｆ1のX成分)+(f2のX成分)…?
FのY成分=(ｆ1のY成分)+(f2のY成分)…?

の結果が必ず出るのでしょうか？

対象物の形状でｆ1f2の方向(角度)も決まっていますし
全てがピッタリあう結果が出ないようにも感じます

実際、検討している形状だと?か?どちらかは合いますが
??両方が合いません

また、計算結果が合わない(??両方が合わない)ことは
普通のことなら理由を教えて頂けると幸いです

以上です、乱文失礼しました
宜しくお願い致します

Accepted Answer

速度・加速度を考慮しない、いわゆる”静解析”の世界であれば、必ずすべての力とモーメントは釣合います。
ですから、”??両方が合わない”ということは絶対におきません。

接点という言葉を使われているので、多分FEMでの解析をなさろうとしていらっしゃるのだと推察しています。（だとすると、接点ではなくて節点ですよ。）
FEMの場合には、Fがどのような大きさであろうが、どのような向きを向いていようが、はたまたモデルが間違っていようが、反力として出力されてきたf1とf2と、元のFとの和を計算すれば、必ず０になりますので、あなたの抱かれた疑問は生じないはずです。だから、FEMの解析結果についての疑問ではなくて、物理モデルについての疑問なのですよね？

具体的な形状や力のかかり具合がわからないので、推測でしかモノがいえませんが、以下思いつくままのコメントです。
”対象物の形状でf1とf2の方向が決まっている”とのことですが、その辺に先入観による考え違いがあるのではないでしょうか？
初心者によくある”思い込み”のひとつに、”反力が拘束面に対して垂直になっているはずだ”というものがあります。
もういちど、思い込みを排除して、構造の力の状態を冷静に見つめなおしてはいかがでしょうか？

> f1/f2は点当たりなのですが、点の法線(垂直)方向で考えています

とのことですが、節点を完全固定しているのではありませんか？
この場合、自分が考えている法線方向反力のほかに、接線方向反力も出ます。

もし、法線方向反力だけを考慮したいのであれば、拘束自由度も、法線方向だけにして、接線方向の自由度はFreeにしておかなければなりません。

しかし、上記いずれの場合であっても、FEMで計算した後のF、f1、f2は釣合います。

と、ここまで書いて気づきました。
その拘束というのは、全体座標系に対して傾いた局所座標系に対して定義されているのではありませんか？
で、法線方向だけ拘束している？
しかし、計算結果を見ると、釣合わない？
もし、そうだとすると、傾いた座標系(局所座標系)での反力f1,f2や変位というものは、デフォルトの出力だと、その局所座標系で表示されています。
だから、Fとの釣り合いを見るためには、全体座標系に回転させなければなりません。
座標回転の知識が必要になりますので、もしお持ち合わせでなければ、インターネットで検索されて仕入れると良いでしょう。

計算プログラムによっては、デフォルトではなく、全体座標系で表示させる機能を持ったものもありますが。

いかがでしょうか？

上司・同僚の方々に聞いてもわからなければ、また質問してください。
この掲示板の良いところは、果てしなく追加質問に追加回答ができることのようですので。
「お恥ずかしいながら意味も解りません」のであれば、この際、思いっきり恥をかくつもりで質問して、理解しましょう！
ただ、明日(20日)はお相手できませんので、明日質問されたことには、明後日にお返事します。

なお、”座標回転”と書きましたが、これは私のミスで、一般的な用語は、”座標変換”です。
下記のサイトなどに説明が載っています。
http://www.hptown.com/ucad/Ufb00007.htm

“全体座標系”については、CAEで普通に使用されている用語で、デフォルトでは、ｘｙｚの直角座標系です。
特別な座標系を設定して使用しない限り、すべての量は、この直角座標系で定義されることになります。

次に質問される場合には、使用されているソフト名も教えてください。
当方の推測では、3次元CADに組み込まれている(あるいは3次元CADとのデータ授受の親和性を重視している)、設計者向けCAEソフトの類ではないでしょうか？
この手のソフトでは、局所座標系を意識しなくても、知らず知らずのうちに”斜めの拘束”＝”局所座標系を使用した拘束”を与えることができてしまうからです。

Answer

質問の放置はルール違反なので、速やかに評価して閉じましょうよ！！

Answer

具体的な内容を罫線文字(─│┐┌┘└等)を使用し、補足記入して頂くと具体的な説明が
可能と思います。

さて、一般的にはURLに記述の内容で貴殿の問い合わせ内容は確認できると考えます。
一般的には、エネルギー保存の法則で色々な“つりあい”が確認できます。
エネルギーには、運動や熱、光、、圧力、位置、等々がありますが、その総和でつりあいます。
また、運動エネルギーは、力×速度(動いた距離÷時間)で算出して“つりあい”も
(力-1×速度-1＝力-2×速度-2)計算しますが、同じ時間内の現象は 力-1×動いた距離-1＝
力-2×動いた距離-2　で計算します。
ですから、同じになります。

一般的には、
入力点…1箇所(F)
入力により反力を生む点(接点)…2箇所(f1,f2)
とはならなく、
反力は“入力点…1箇所(F)”と力の大きさが同じで向きが反対の('F)1箇所のみとなります。
入力点…1箇所(F)が、傾斜物等に作用し分力F1とF2に分かれ、傾斜物を介して他に働く場合は、
反力と呼ばず分力と云います。
それを、またＸ方向とＹ方向に分解することは、あまり意味がないことです。

X→=0、　Y↑=0、　M=0　　のM=0の意味は何でしょうか？

でf1,f2を求めた場合
FのX成分=(ｆ1のX成分)+(f2のX成分)…?
FのY成分=(ｆ1のY成分)+(f2のY成分)…?
の結果が必ず出るのでしょうか？
出そうと思えば出ます。
それが、力の分力計算です。(ベクトル表示する内容のです)

対象物の形状でf1f2の方向(角度)も決まっていますし、全てがピッタリあう結果が出ない
ようにも感じます。
実際、検討している形状だと?か?どちらかは合いますが、??両方が合いません。
計算方法が誤りか、分力にする手法が誤りです。
ですから、具体的な内容を記述ください。

また、計算結果が?と?両方が合わないことは、普通のことなら理由を教えて頂けると幸いです。
普通ではありません。
f1がf2の方向の一つが、摩擦損失等に作用する力であれば、その計算処理方法か対処方法が
誤っています。

それか、楔力等で何故大きな力が生れるかが判らない場合も、計算手法に誤りが発生します。

楔(鉞)効果、釘抜きの原理、梃の原理、天秤、シーソーは、同じ内容です。
運動エネルギーの“つりあい”で、同じ時間内の現象又は作用は、
力-1×動いた距離-1 ＝ 力-2×動いた距離-2
で計算しますの内容です。(上のURLの中からも、多少確認ができます)

楔(鉞)効果、釘抜きの原理は、そのものです。
梃の原理、天秤、シーソーも、そのものですが、動いた距離を支点からの距離で代用している
(動いた距離1 ∝ 支点からの距離1　、動いた距離2 ∝ 支点からの距離2となるから)

力のつりあいについて教えてください