強度計算・解析について

質問

最近、我社に来られた方から、次のように部品を設計するように。と指導を受けていますが、イマイチ納得出来ません。
その方法を簡単にいうと・・・
?各部の取り合いから簡単な形状を作成する。（これは問題ない）
?解析ソフトで、ミーゼス応力をを用い全体が同じ色（応力）になるように
　肉厚や断面を変える。そのときの応力値は耐力値と同じになること。

ミーゼス応力は、スカラー表示のため方向を持たない。ある材料にとっては、引張応力と圧縮応力の許容値が違うので、全体を同じ色にするのは矛盾するのでは。

解析では、全体の応力が耐力値になるように。と指示されますが、疲労限を考えた場合、耐力値で設計すると破壊に至る恐れがある。繰返し最大応力のかかる部分については、疲労限度（耐力値/1.5とか）で計算するのが必要では。

以上、簡単に書いてみました。若干分かり難いかもしれませんが、ミーゼス応力にて各部の応力値が耐力値と同等なれば破壊に至らず、軽量化が図れるとのことらしいです。実際そんなもんなんでしょうか。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

“引張応力と圧縮応力の許容値が違う”とか“繰返し最大応力のかかる部分
については疲労限度で設計すべき”といったことを一旦棚上げしておいて、
まずは、単純化した設計思想において、部品形状の理想形を求めようとする
考え方と思います。

従来の設計手法では、意識してこなかった部分に、ムダを発見できる場合も
あるということを示したいものと思います。

単純化した理想形は、製品設計として完了したものではないはずです。
製造コストを考慮し、繰返し最大応力のかかる部分については断面積を割増
しするなど、後続の設計フェーズを予定していることと思います。
結局のところ、従来設計に逆もどりする場合もあると思いますが、ムダ
排除ができる可能性を検討する作業と理解したら如何でしょうか。

なお、完全に全体がおなじ色になるように設計できるのは、条件が限られる
と思います。思想としては、応力の低い部分がある程度の割合で含まれて
いても構わないが、局部的に応力の高い部分がなく、大部分の応力がほぼ
均等であるような肉厚設計を想定しているのでしょう。

さらに余計なお世話ですが、
“最近、我社に来られた方”と表現しているところからみて、身内意識を
感じることのできない、“偉い人”なのでしょうね。
一般的なビジネスにおいて対外的には、社長であっても尊敬語は使いませ
んので・・・・・。

お礼

ご回答、有難う御座います。
おっしゃる通り、まずは無駄を省いた形状を決めて、その後に繰返し応力が高く
なる部位においては、疲労限度（弾性領域内）内に入るように断面性能を上げる
ようにすれば、最適な形状が作り込まれると思います。恐らく、そう言いたいの
だろうと思っています。

ただ、屁理屈みたいですが、全体が耐力値（仮に240MPa)になるように形状を決めた
後、最大応力のかかる部位について疲労限設計以下（仮に160MPa）により断面性能を
上げた場合、他の部分は応力値は多少下がるものの、任意に決めている疲労限度を超え
ている恐れがあります。その場合はどう考えたら良いのでしょうか。

「最近・・・」については、痛いとこを突かれましたね(^^;
上手にやっていかないとですね

回答No.5

noname#230359

前提条件が違うための誤解が、そうさせていると思います。

形状をひっくるめて解析ソフトが使えるようなら、それは大小にあまり関係せず単純な形。
でなくパーツが複雑にアッセされ、ミーゼス応力が入組むようなものには、『二位じゃダメ』を使ってでもやりなさい？

建築設計は、アネハの件を見聞きするだけだが、ひっくるめ解析とは言えないはず。

＞同じ色（応力）になるように肉厚や断面を変える
自動車なら、鋼板厚やハイテン／焼入材の付加で部分的にも最適化する企てが進んでいるが、他では製造実力を無視した理想論としか解せない。

まだ担当してきたあなたの方が絶対詳しいから、後出の?我社に来られた方?が事情をよく知らずに一般論を述べているだけと思います。

回答（２）の余談は鋭い洞察。そこからもヒント頂きました。
付言だが自ら企業名を明かすようなこともルール違反。

お礼

ご回答、有難うございます。
一度、ゆっくり話をしてみたいと思います。
その時、「設計」に対する考え方や想いを伝えてみます。

回答No.4

noname#230359

最近、我社に来られた方から、次のように部品を設計するように。と指導を受けていますが、イマイチ納得出来ません。
その方法を簡単にいうと・・・
?各部の取り合いから簡単な形状を作成する。（これは問題ない）
?解析ソフトで、ミーゼス応力をを用い全体が同じ色（応力）になるように
　肉厚や断面を変える。そのときの応力値は耐力値と同じになること。

> ミーゼス応力は、スカラー表示のため方向を持たない。ある材料にとっては、引張応力と
> 圧縮応力の許容値が違うので、全体を同じ色にするのは矛盾するのでは。
ＹＥＳです。

> 解析では、全体の応力が耐力値になるように。と指示されますが、疲労限を考えた場合、
> 耐力値で設計すると破壊に至る恐れがある。繰返し最大応力のかかる部分については、
> 疲労限度（耐力値/1.5とか）で計算するのが必要では。
ＹＥＳです。

最近、我社に来られた方の『解析ソフトで、ミーゼス応力をを用い全体が同じ色（応力）
になるように、肉厚や断面を変える。そのときの応力値は耐力値と同じになること。』
の発言の真意が判らないので、貴殿は今まで前述のようにやってきたと切り出し、
発言の真意を確認することが大切です。

> 解析ソフトで、ミーゼス応力をを用い全体が同じ色（応力）になるように肉厚や断面を変える
に関して、回答者さんの取り方で回答やアドバイス内容がことなると同じであるように。
小生は、応力が集中するような形状には極力しない設計と、“善意”に捕えました。
また、最近、我社に来られた方からが貴殿の部署の管理職であれば、発言内容からの
貴部署内員の発言や行動で、貴部署内員各位の技量(スキル)や性格を把握しようとして
いるかもしれませんね。
それなら、発言の真意を真摯に尋ねてもよいのではないでしょうか？

お礼

ご回答、有難う御座います。
おっしゃる通り、応力が集中するのを避ける設計をすること。と言っているものと
理解しています。また、設計スキルを試している様にも感じとれます。

一度、「設計」について討議する必要がありそうですね。

回答No.3

noname#230359

?については部品の一つの理想形であって、実際的なものではないため、多く
の矛盾が生まれるのだと思います。機械部品は機械的強度を受け持つだけで
なく、空間を構成する部材であり、多くの部品と接合します。
部品はその理想と実際の調和した部材であると考えます。強度面だけから見れ
ば均一な応力となることが合理的ですが、実際に当てはめるのは困難だと思い
ます。塑性学的に応力偏差が降伏応力(耐力値)に達したとき変形が始まること
から、ミーゼス応力が考えられていると思いますが、疲労に対する許容値の
設定の一つの指標となっていると思います。論理の理解としてはまんざら誤り
ではないとも言えます。

お礼

有難う御座います。
今まで、あまり応力というものについて、深く考えた事がないので
これを機に、色々調べてみようと思います。

回答No.1

noname#230359

>?解析ソフトで、ミーゼス応力をを用い全体が同じ色（応力）になるように

無理なのではと思います。部品の部分によって必要な精度違うでしょう？
軸受け部分とか同じ応力で同じだけ変形してしまったらまずいでしょう。

宇宙航空分野のような場合は軽量化と応力集中の緩和のため
応力に余裕があるところは肉抜きしたりしますが、
通常用途の部品製作では同じ応力になる形状に成形するために
余分なコストが掛かったら本末転倒でしょう。

お礼

有難うございます。
確かに軸受部とか変形したら大変ですからね。
何年やっても設計って難しいです