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台車のストッパー強度計算について教えてください
foomufoomuの回答
- foomufoomu
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ストッパーがどのような目的のものなのか（どのように力がかかるのか）不明ですが、 とりあえず、板が立っていて、その正面から衝突するものとして、 >その力が加わっている部位での最大せん断応力は >F/（x*y）【kgf/mm^2】でよいでしょうか？ 板が長方形断面だとすると、最大せん断応力度σs（質問は「度」を書き忘れたと思います）は 1.5*力÷断面積 ですから、 σs = 1.5*F/(y*t) です。しかし、おそらく「板」と書いてあるので、薄い側に曲げるように衝突するのではないかと思います。この場合はせん断より曲げ破壊が先行するはずなので、曲げ応力度 σb = M / Z = (F * H)/( 1/6 * y * y^3 ) （Hは力のかかる位置の板根元からの高さ、Zは断面係数） http://www.geocities.jp/iamvocu/Technology/kousiki/kousiki-kouzouhari/kousikikouzouhari-01-01.html http://oshiete1.nifty.com/answer/new で算定しなければなりません。 >Fの加わる表面積x*yには関わらないでしょうか？ たいへん大きな板の一部に力がかかるのでなければ、（板全体に力が伝わるなら）x*yは無関係です。 >(1)MV - MV' = Ft より台車が止まるまでの時間t【s】を > 考慮して衝撃時の荷重を求める。 なぜ、みんな、衝突というと、「時間」を指定するのでしょうか？ そんなものが正確に（せめて2倍以内の誤差で）わかるというのでしょうか？ 衝突時の最大荷重を知りたければ、 運動エネルギー = 1/2 * m * v^2 衝突時に板が吸収するエネルギー = F * δ （δは板の変形可能な量[m] です。） この２つを等しいものとして、F を計算すればよいです。 これからわかるように、ガラスのように変形可能量が小さい材料では F が大きくなります。 ただし、この式は、「板は一度ぶつかると、大きく変形して使えなくなってもよい。」という条件の場合です。何度もくりかえしぶつかるなら、「衝突時に板が吸収するエネルギー」 の代わりに 衝突時に板がばね変形するときのエネルギー = 1/2 * K * x^2 = 1/2 * F^2 / K （Kはばね係数、ｘは最大のばね変形量） を使います。 >『(1)で衝撃を考慮すれば安全率は15も必要ない』 安全率には、普通、材料の強度のばらつき、材料の疲労による強度低下、衝撃の係数などは含めません。（それぞれ、材料強度、衝撃力の式で考慮してあって、そのうえで「何倍安全」かを考える） したがって安全率１５というのは大きすぎる気がします。どのような条件での安全率を言っているのでしょうか。 ＞正しいのはM【kgf】またはM/9.8【kgf】のどちらになるでしょうか？ 計算で使う単位系を「重力単位系」、「SI単位系」のどちらにするかで違ってきます。もっと具体的にいえば、材料強度やヤング率として、kgf/cm2 を使うのか、N/mm2 をつかうのかの違いです。 重力単位系を使う場合は、 m = M/G （Gは重力加速度 9.8[m/sec^2]） で、重量を質量に直さないといけません。 （私の式は 質量m で書いています。） SI単位系の場合は、kgはもともと質量の意味なので、Gで割る必要はありません。
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