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すみ肉溶接時の最大荷重と安全率について
2023/09/06 19:52
- 最大荷重と安全率の計算方法について説明します。
- 引っ張り荷重の場合、溶接部の面積と強度から最大荷重を計算することができます。
- モーメントとせん断力が加わる場合、曲げ応力とせん断応力を比較して安全率を求めます。
すみ肉溶接時の最大荷重と安全率について
2013/02/25 20:29
すいません、長文およびいくつか質問がありますが、よろしくお願いします。
わかりにくい場合はわけようと思います。
各溶接個所にかけられる最大荷重を計算するために、機械設計便覧やネットで調査していますが、色々ありすぎてわからなくなっています。
1.引っ張り荷重の場合
構造は、角パイプ(SUS304 40×40×t2)の1辺にフラットバー(SUS304 50×t6) を垂直方向に側面すみ肉溶接しています。脚長は2mmです。
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↓
荷重
正面 側面
まず、ステンレス構造建築協会のHPから、下記のことを調べました。
・溶接時のSUS304の基準強度 235[N / mm^2]
・引っ張り曲げ許容応力 235/1.5=156.6[N / mm^2]
・せん断許容応力 235/1.5×ルート3=90.4[N / mm^2]
便覧から
・のど厚から溶接部の面積は (0.7×2)×40×2=112[mm^2]
以上から最大荷重Pmaxは
156.6×112=17539.2=1788[kg] としました。
例えば、重さ200kgの塊(P)をフラットバーに縫い付けた場合の安全率(S)は
S=1788/200=8.94
という考え方でいいのでしょうか?
便覧のほうで考えると、垂直応力の公式は
0.707×荷重[N]/脚長×溶接長さ となっていて、これに合わせると
(0.707×200×9.8)/(2×40)=17.3
安全率は156.6/17.3=9 となるので、どちらも正解かとは思うのですが・・・。
また、すみ肉溶接の場合は、せん断応力で考えるとか、効率を70パーセントにする等あり、混乱しています。
2.モーメントとせん断力が加わる場合
構造は、上記の角パイプ同士を脚長2mmで全周すみ肉溶接しています。
距離Lのところに荷重Pがかかるときの応力と安全率を求めたいと思っています。
P
↓
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| |----------
まず、曲げ応力をモーメントと断面係数から求め、それを曲げ許容応力と比較しました。
・曲げモーメントM P×L
・断面係数Z (外形^4-内径^4)/(6×外形)
から 曲げ応力=M/Z
せん断応力は P/(0.7×2×40×40)
上記から、それぞれの安全率を求め小さいほうを採用するのでしょうか?
便覧にも全周すみ肉溶接時の公式がありますが、どちらを採用していいか迷っています。
長文になりましたが、考え方があっているか知りたいです。
よろしくお願いします。
質問者が選んだベストアンサー
誰も回答が付かないようなので・・・質問文も長いので、とっつき難いのかも
ざっと目を通しただけですが、参考になればと思い投稿してみましょう
考え方は多分良いと思う。問題は最後の照査方法だろうか・・・
溶接部の応力計算だけに限らずに材料力学を学べば、しばしば複合的な応力が
作用する場合に出くわす方が多く教科書通りの単純な荷重の方が却って少ない
そのような場合の基本的な考え方として本式は極めて重要で有名だと思います
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お礼
2013/02/26 11:20
1Nの涙さん、ありがとうございます。
また、照査式のリンクありがとうございます。
これに代入して安全かの判断をすればいいのですね。
安全率に目がいってたので気づきませんでした・・。