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鋼材に負荷をかけた際の発生応力は？
- 長方形断面の鋼材に捻りトルクを加えた場合、貼り付けた歪ゲージには引張応力が発生します。
- 歪ゲージは、長方形断面の長辺面側の両端部に貼り付けられています。
- したがって、両端部に発生する応力は共に引張り応力です。
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ベクトルを用いて、ある程度解析して、歪ゲージを任意の場所に貼って下さい。 応力は、せん断に近い形になります。 ねじと引張/圧縮の複合応力が掛かるのでしょうね？？ 前述の解析は、三角関数を用いた簡単な方法で、良いと考えます。 <それが、歪ゲージの補正値になります>
材料力学でのねじりの理論は、サン・ブナンの原理を前提にできていて、軸端部でのねじり方の影響が及ばないような、内部の状態を教えてくれるものです。 逆に言えば、軸端部はねじり方（ねじるための掴み方）の影響が直接及ぶので、ねじりの理論は適用できません。 また、内部の状態を教えてくれるものとはいえ、理論と実測が合うためには、シャフトの長さ（両端の負荷位置間寸法）Ｌは、断面形状の最大寸法（今は長方形の長辺）に対して、２倍以上であることが、最低要件になってきます。 以上を踏まえたうえで、まずあなたがどんな現象を心配して、このような測定をしたいのかを考えましょう。 もし、両端部の、固定による強度を検討したいのであれば、固定の位置や、仕方の影響を強く受けるために、一概に言えません。 ひとつ確かなことは、この場合、ねじりの理論は全く役に立たないということです。 軸端部の断面長方形の長辺中央部には、応力は発生しません。チャックによって圧縮応力が発生したら、その応力とポアソン比の効果によるひずみが発生する程度で、それはねじりによって発生するひずみの値よりも、かなり小さいことでしょう。このことについては、ねじりの理論が教えてくれるわけではなく、応力の定義そのものから導かれる結論です。 ねじりを作用させる位置が端部でなく、少し中央寄りであるならば、そこよりも外側にゲージを貼っても、ほとんど歪は出ません。出たとしても誤差程度の値です。 これ以上のことは、チャックの仕方、断面形状寸法などの情報がなければ、わかりません。 もし、ねじりの理論との対応関係を調べたいのであれば、歪ゲージを貼る位置は、端部のチャックの影響を受けない内部に貼りましょう。長手方向中央部付近が理想的です。 もし１軸ゲージを使っているのであれば、１軸ゲージというものは、ひずみの発生の理屈がよくわかっていて、貼り付ける方向のひずみの値が支配的だと判断できる場合にだけ使うものです。ですから、わけのわからない場合には、３軸ゲージを貼って測定するのが適切です。 今のねじりの場合には、主ひずみはシャフトの軸に対し、45°方向に発生します。１軸ゲージを貼るなら、その方向でなければなりません。引張か圧縮かは、ねじる方向によって変化します。これについては、主ひずみの計算方法について勉強しましょう。 トルクをかけたときの発生応力について計算する場合、今のような長方形断面の計算式については、世の中のかなりの人が間違って理解しています。材料力学の教科書の多くが、このあたりを誤魔化しているために、仕方のないことなのですが。 正しくは、私が別の方の質問（No.25044）に対して回答した次の記事をご覧下さい。 http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=175243&event=QE0004 回答が遅くなってごめんなさい。 長方形断面のねじりの歪で値が顕著に出るのは下記の場合だけです。 貼るのは、長辺中央であって、短辺中央ではありません。 _____________________________________________ ___ | | | | | | | | | / 歪ｹﾞｰｼﾞ | | | | | | | |_____________________________________________| |___| お礼欄の図のように、軸方向に貼っても、ねじり変形は軸の長さ変化を伴わないためにゼロです。 また、お礼欄の図のゲージ貼り付け位置に、軸方向ではなく、45°方向に貼っても、長方形断面の場合には、歪はほとんど出ません。 もっとも、実測ですので、何らかの誤差を拾って、もっともらしい値を示すかも知れませんが。
発生するのは引っ張りとせん断応力じゃないですか？平面応力なのでモールの応力円を考えればわかります。 私は歪ゲージを実際に使ったこと無いのですが、両端部に左右対称に貼り付けても意味が無いのでは？鋼材は長さ方法中央部から対称なので。１つは長さ方向と直角に張るとかの方がσの他成分がわかるので有用かと思います。
引張り用の歪ゲージを使用するなら誤差が出ますので補正すればある程度の精度をだすことができます。
お礼
お礼が遅れて申し訳ありません。ありがとうございます。 もう一つ追加で教えて下さい。 ＞今のねじりの場合には、主ひずみはシャフトの軸に対し、45°方向に発生します。 下記の様な板（分かりにくくてすいません・・・・）の片端部を固定、 もう片端部をねじった場合に、２箇所の歪ｹﾞｰｼﾞに発生する応力は 引張り/圧縮どちらでしょうか？ ______________________________________________ | --/--歪ｹﾞｰｼﾞ | | / | | 主歪方向(45度)→ / | | / | |________________--/--歪ｹﾞｰｼﾞ_________________| 教えて下さい。