ブラケットの強度計算方法と最適な板厚について
- ブラケットの材質や板厚について、重さによる変位や強度の確認方法が知りたい。
- 設計初心者のため、ブラケットの強度計算方法について教えてほしい。
- ブラケットの設計において、フランジ根元より変位が起きないような最適な板厚を知りたい。
- 締切済み
ブラケットの強度計算について
設計初心者です。 縦板に下図の様なハット断面(幅55mm)のブラケットを設定し、ブラケットには1.3～6.5kg(max)の物を取付けます。 ブラケットの材質/板厚は、SPHC/t2.3に仮決めしていますが、重さのためフランジ根元よりブラケットが変位しないか、最適な板厚か確認したいのですが、計算方法が分かりません。 考え方も含めご教授願います。宜しくお願いします。 | || ||_____ | ↑ | ____ | || | | 105 ||6.5 | | || kg| | ↓ ||____| | _____| || ↑25 || ↓ | ←40→
- 機械設計
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簡単には、応力（σ）＝モーメント（Ｍ）÷断面係数（Ｚ）の計算式で確認 します。後で、ネットや設計書籍で詳細内容を確認下さい。 さて、σ＝（40mm×6.5kg）÷{2（×1/6×55mm×2.3mm×2.3mm）}の計算式 で、σ＝2.68kg/mm2となります。 SPHCの引張強度は28kg/mm2程度なので、1/10の応力であり変形はしない荷重 です。 最後に、老婆心ですが、ハット形状のコーナー部を補強するために、Ｖ字の 窪みを2箇所/コーナー程度入れると、より強い形状となります。 変形はしないは、塑性変形しない事です。 以下のURLを確認下さい。 http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/index_j.html 特に、“もの作りのための機械設計工学”の 第2章 機械の強度と材料 に出てくる“安全率”を確認下さい。 只、URLは簡易資料なので、機械設計又は工学便覧や機械設計書籍で、基礎 から確認する事をお奨めします。 Ｖ字の窪みは、判りましたでしょうか？ ホームセンター等のハット形金具を確認すれば、判ると思います。
外力が掛からなければ大丈夫でしょうが、 ・3.2tへ変更する ・□40or□50×3.2tの角パイプを使用する ・回答(1)さんのおっしゃるとおり鉛直105mm方向に折り曲げを入れる などにしたほうが良さそうな感じがいたします。 また、ブラケットの変形もさることながら、6.5kgのモノを2.3tの板に どのように取り付けるか気になります。 ネジ止めの場合、ナットサートorナット溶接orボルト/ナット締め．．． が考えられますが、取り付け箇所数によっては板厚が薄いかもしれま せん。 3次元CADを用いれば容易に変形量も自動計算できるのでしょうが、私の 周囲では経験による直感での設計していました(10年以上前の話です)。 今は便利なサイトが沢山ありますね。私もひとつ貼っておきます。
お礼
回答有難うございました。 取付け方法については、ナット溶接ｘ4を考えております。板厚が薄いかもというのは、固定部の面ひずみによるボルトのゆるみなどのことでしょうか。 また、参考のサイト有難うございました。
ごく単純化すれば、幅55mm、厚さ2.3mm、長さ40mmの片持ち梁２本で 6.5kgの荷重を支持すると考えれば概算（見当をつけることが）できると 思います。 上記の計算をすると、6.5kgの荷重をかけた場合、0.06mm程度下がる結果です。 精度を上げるには、取付部の剛性（固定度）、105mm長部の変形を含め ラーメン構造として解く必要があると思いますが、小生の手には余ります。 単純な板金ですから、実際に作って測定した方が早そうですね。 勝手に105mmを鉛直方向と思いこんで回答しましたが、意図された方向と 合っていたでしょうか？ 剛性を上げることが目的ならば、折り曲げ方向を90°回転させ 40×105の面を鉛直として荷重を受けた方が合理的と思います。 #3回答者さんのご指摘と重複しますが、0.06mmの変形は弾性変形ですので、 荷重を取り去れば元に戻ります。
お礼
迅速な回答感謝しております。 鉛直方向(↓)は、間違いありません。確かに、補足でおっしゃっている折り曲げ方向を90°回転した方が合理的ですよね。端材が使用ができないか検討しておりましたので、絵の方向にしていました。
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