図をご覧ください。計算方法をご教示願います。

質問

http://photozou.jp/photo/show/2904477/192907880

URLにあるように
角パイプ：40×20×t2(SUS304) をt12の上に乗せ、M10のボルトで適正トルクで締結するとします。
(締結の仕方が悪いなどと云ったことは関係無しにします。とりあえずこのように締結します。)

その際に心配していることは、M10の軸力で角パイプが撓んだりしないかです。
撓むとすれば、M10ボルトの座面になる所が撓む気がします。
それ以上になると、角パイプの40?のところが内側に入り込んでくるように撓むかもしれませんが、そこまでの軸力がかかることはない気がします。
(思いっきり締めこむとそうなるかもしれませんが)

その計算方法(強度計算)がわからないため、自分で確認することができなく
困っています。
このような場合の計算方法を教えていただけませんでしょうか。
または、こういったことは計算で難しく、ソフトなどを使わないとわからないことでしょうか。

その見極めすらつかないのかと言われそうですが、
教えていただければ幸いです。
計算したところでそれが100%正確なものでないということも想像はつきますが、
参考程度でもいいので撓むのか否か、また撓むならどれくらい撓むかなど、
計算方法を知りたいと思います。

そんな計算も出来ないようでは設計辞めた方がいいと言われそうですが、
どうか教えていただけませんでしょうか。
何卒、宜しくお願い致します。

http://photozou.jp/photo/show/2904477/192907880

回答No.6

noname#230359 · ベストアンサー

ザックリとやってみよう・・・あくまで机上の計算なので参考にして下さい

σ=M/Z=12000(N)*6.5/(1/6*30*2^2)=3900(N/mm2)＞138(N/mm2)・・・NG
座屈以前に曲げ応力で降伏点を遥かに越え最小引張強さも超える程で即変形する
従って、適正軸力をかけると変形してしまい使い物にならない可能性が高い

つまり回答(2)さんのように簡易的に片持ちはりで考えた場合にではまづ壊れる
もしも本構造を変えたくないなら角パイプ内部に36mm弱のカラーを入れることだ
M10だからφ13.8xt1.5のSUSカラーを入れれば何とか使えそうに思えますけどね

こんなんササっとメモ紙で計算できるようでないと実務では使うには難しい
実際に試験せずともこれ位の計算はできるようにしたいが現実にできるような
機械設計士は極僅かで少ないのかも知れないというほど日本の技術は落ちた？

この図はAUTOCADで描かれたものだろう。それにこの色使いは見たことがある
このような強度計算ができなくとも自動機設計できることが多い程荷重が小さく
勘でもできることが殆どだろうが、大型機械になれば成る程、計算力は必須です

回答(7)は被害妄想的であるｗ
質問者のやる気を喚起させる積りだったのに薮を突いたら蛇みたいで驚いたｗ
最近はこのような質問が多いので、ついついこんな問題も出来ないのか？っと
言い切ってしまうところに私の欠点がある。ええ、教えるのがとっても下手です

回答No.14

noname#230359

この構造は無理があるということは質問者も回答者も一致している

しかし質問者は構造を変えることは不可能としている

ということは、すでにこの構造物が存在しているのか

であれば　すでに変形し破損していると考えられる

裁判案件ですか？

お礼

ありがとうございました。

回答No.13

noname#230359

三日程、出張でココに来られなかったら何やらまたオカシナ方が出現しましたね
＞設計とは無縁の方々が、質問者いじめをしている感があります。
・・・まともな設計と異質な設計者が居るのも紛れもない事実だと思う

私がまともかどうかは他人or質問者が決めることになるのであろうか、私だけは
回答(12)さんを正規品とは決して認めません。逐一、全ての言動を頭から疑って
掛かる必要があると思っています。特に力学、材料、強度計算は要注意人物です

ただ、素人や新人設計者には優しく言葉巧みに、テキスト図を用いて実に簡素に
相手の深層心理を擽りポイントを稼ぐような営業マン的な資質は抜群に思います
その証拠に人間は得手不得手が当然あるだろうが彼はオールラウンドに専門歌だ

↓の私の名？回答の中のカラーは良い回答だと自負していたのですけど
どうも徘徊老人のアラシによって、すっかりボヤケタというよりも見えなく
なってしまいました。結局、いつも本筋からどんどん外れて行ってしまうんだ

お礼

ありがとうございました。

回答No.12

noname#230359

やはり、自覚しているから、つまらない言い訳を記載するんだ　lol。

さて、目的はねじにて、確実に角パイプを固定するだから、

? M10はねじが大きいので、適正トルクでは締付ができない
　 適正トルクより、小さいトルクで締め付けると、緩む危険性が高い
　 だから、ねじロック剤等で、緩み対策をする
? M10より小さいねじでも、ミスミ等の厚く大きな座金を使用しないと、
　 ねじの首下部分の角パイプ材が変形する恐れがあるので、M10ねじと同じ悩みが出そう
　 ?と同じ結果になりそう
以上から、前出の提案をさせてもらっております。

お礼

ありがとうございました。

回答No.11

noname#230359

老婆心ながら、

ちなみに、
人には、説教モードのスイッチがあるらしい。
教える能力のない人には、このスイッチは無いらしい。
教職にある人はこのスイッチのキャンセル回路を持っているらしい。

このスイッチを入れるのは比較的簡単。
とりわけ、技術的な質問でこのスイッチを入れるのは超簡単。
例えば、
噛み合わないやり取り。
内容が抽象的すぎる（技術的内容として適切に表現できていない）
確認できている情報が少ない/小出し/後出し
用語が不適切である
思考、検証の到達点が見えない
自己都合を強要する
など、など

本件では、
M10を標準トルクで締めたら、（塑性）変形することは、
すでに、回答者みなさんの一致するところ。

＞　参考程度でもいいので撓むのか否か、また撓むならどれくらい撓むかなど、
＞　計算方法を知りたいと思います。

質問者さんのいう「撓み」が弾性変形なら、そもそもな質問でしょうに。

ま、そんなわけで、「改善」らしいけど、何をしたいのか知らんが、

M10×15　で締め付けてはいかんのかなぁ。

撓まないし、強度計算不要で、安くなるよ。

回答（12）は、かなり不快です。

＞　やはり、自覚しているから、つまらない言い訳を記載するんだ　lol。

この書き方は、直前回答に対するものと理解するのだが、どういうおつもりか？

＞　さて、目的はねじにて、確実に角パイプを固定するだから、

拙文前段は言わずもがなであるが、、、

＞　角パイプ：40×20×t2(SUS304) をt12の上に乗せ、M10のボルトで適正トルクで締結する

質問冒頭の条件を満たす範囲で、M10×15　標準トルクでの締結を提示している。

補足します。

M10×15　は、六角穴付きボルト　ネジ部長さ15mmの意味です。
ヘッド径16であれば、40*20*t2でもギリいけないかという発想です。
下部長穴（？）で固定、上部長穴は工具穴の意味です。

質問者さんの図面では、40*20*t2　がぶれていて、40*25*t3　が混在している。ネジもM10ではないようにも見える。

お礼

ありがとうございました。

40*20*t2ですよ
M10ですよ

回答No.10

noname#230359

＞設計とは無縁の方々が、質問者いじめをしている感があります。

言葉だけは甘く、てんこ盛りだが実際に役に立つデータ量は "０"。

質問者さんが、そういう回答がお好みならそれで良いんじゃないのかな。

お礼

ありがとうございました。

回答No.9

noname#230359

設計とは無縁の方々が、質問者いじめをしている感があります。

もう、色々とやってきているので、平気なんでしょうね、怖い怖い。

これでは、初心者は質問ができない、環境を意図的に作っているとしか思えない、iとt。

さて、質問者さんの“撓む”も抽象的です。
また、M10のボルトで適正トルクで締結するとしても、摩擦係数の状態で、軸力は
倍半も異なります。
そして、ねじの締結には、
? 適正な軸力の維持
? 本体（角パイプ）の剛性維持
? ねじが緩み難い条件に、ねじの長さが長いほど良い
が必要ですが、?と?は維持できないから、“M10のボルトで適正トルクで締結”は、
諦めた方が合理的です。

すると、ある程度のトルクでM10ボルトを締め付け、緩まない対策として、ねじロック剤を
塗布して締結（固定）を維持させる手法が、良い手法と考えます。

それなら、貴殿が思う角パイプの“撓む”変形まで締めて、そのトルクを測り、
その後緩めて、ねじロック剤を塗布し、そのトルクで締め付けるが、実戦的でしょう。

計算も良いですが、実戦的な組付けを考察することも大切ですよ。

回答No.8

noname#230359

（１）再出

回答（3）
＞例えばホームセンターに並んでるパイプ棚とかではこのような締結構造はそれほど
　珍しくありませんＭ５程度なら撓ませるほどの軸力が無いだけですが・・

現物を脇に見て書かれたではないと思うが、ピッタリ賞！
今、目の前にあるパソコンデスクが
　　40×20×t1.6　穴は長辺を貫通してφ７。ねじはローヘッドのM5×30でクビ下はφ６に太る

締付トルクは手加減しないと変形させてしまうから注意書にあるはず。試した結果では
　　1N･m 程度が適当と思え、標準締付トルクの1/4。そのとき軸力は1000Ｎ
vs
　　M10を標準締付トルク44N･m で締めるなら軸力は22000Ｎ

桁違いどころではない。
縦／横使い、板厚の違いはさておき、M10を締付けに使うことはハナから外すべき。
その為には回答（3）のような眼力を養うことが必要。どうしていけばそうなるのか議論が必要なら別途質問してください。

ほら徘徊が、、、
直近のこいつの書き殴り回答、当質問の近くの２，３を見れば判るでしょ。
それが如何にも親切めかして登場してきた。
技術質問サイトでは直接お金の被害無いが投資サギの騙し手口と同じ。しかし安易に信じてお仕事に使うとお金の被害になる怖れもあり。

こいつを退治するのがこのサイトの最重要問題なはずが放置。
（１）で管理者に要望したらしいが、それが先決です。

質問者になりすましたキャッチボール回答で良回答ポイントを荒稼ぎした卑劣行為を私が告発した

　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=275939&event=QE0004
　　回答（85）
　　皆様、日頃より技術の森をご利用いただき、誠に有難うございます。管理人です。
　　現在、問題解決にむけて調査中でございます。
　　進展がありましたらご報告させて頂きますので、今しばらくお待ちくださいませ。

もう１年以上過ぎるが進展も音沙汰も無し。なのでマスマス徘徊行為が増悪中。
当質問に登場されてる回答者全てが経過をご承知で、徘徊者が放逐されんことを願ってます。

もう締めた方がよい。延々年始にまで及びかねない。
既述例の２１回答／全４８中とピッタリでしょ。

○○と煙は高く登りたがる・・・地方によっては煙を蛆虫に代えるが、徘徊者はそれピッタリでどこまでも這い上がってくる。

付け足す　回答らしきもの　も他者から寄集める　いつもの手口。

私はあまり存じ上げない（11）の方も徘徊者（12）に怒り心頭。

（11）の内容で気になる点は

　　＞M10×15　で締め付けてはいかんのかなぁ。撓まないし、強度計算不要で、安くなるよ

これ不安定さが出ると思います。
M10 を M5 に匹敵する程に緩く締めると、（トータルは同じながら）単位面積あたりの摩擦力が低く、小さい衝撃でカクカクしても緩んでしまう。感覚的にも判るでしょう。

回答No.7

noname#230359

＞こんなんササっとメモ紙で計算できるようでないと実務では使うには難しい
＞実際に試験せずともこれ位の計算はできるようにしたいが現実にできるような
＞機械設計士は極僅かで少ないのかも知れないというほど日本の技術は落ちた？

極僅かは言いすぎ。
回答者みんな補強入れんと使い物ならんって口を揃えて言ってるじゃんｗ

＞質問者のやる気を喚起させる積りだったのに薮を突いたら蛇みたいで驚いたｗ

自分で簡単に計算できるなら初めからQAサイトで聞かないのでは？
質問者さんのやる気を喚起ねえ。あまりやる気になられても困ると思うけどｗ

お礼

ありがとうございました。

回答No.5

noname#230359

ＱＡやりとり経緯を見ておりましたが、
・試験問題と同様に変更可能な要素は無い
・航空機や橋梁や原子炉みたいに厳密解を求めることが必要な構造部位
　では無い（と思われる）
・計算の目的はおおよその感覚を掴みたい
とのことなので、回答(2)さんご提示の方法が良いと考えます。

さらに、座屈とか難しいことを考えずに、幅42、突き出し6.5、厚み2で、
負荷22000N÷2、の片持ち梁に置き換えてみると、

http://rakutin.himegimi.jp/tawami-katamoti-01top.html

にて、

比重　　　　ステンレス
ヤング率　　ステンレス
Ｌ　　　　　6.5（垂直部板厚2mmは敢えて無視して長めで計算）
Ｐ　　　　　11000
Ｗ　　　　　42（穴の空いている部分のみにして短めで計算）
Ｈ　　　　　2

と入力すると、たわみ0.18mmとでます。

パイプの幅が狭いためそれなりに強度があるのか、意外にも
たわみ量は小さいです。

もちろんこれが正解とは思いませんが、現象を極限まで簡素化して
アタリをつける考え方として、ご参考まで。

回答(1)さん追記
>たわみ量計算で0.175を算出されたものの応力が未検討。
>これがメチャ大きな値。曲げ応力(σ)： 2553.571MPa

ご指摘感謝します。
やはり算術が苦手で機械加工に逃げた似非エンジニア(自称事務屋)
には無理なようで、お恥ずかしい限りです。
まあ、某かの数値が出てくれば、議論の手材料になるかもしれない...
と、いうことで、あとは機械設計技術者のみなさんの回答にお任せ
してトーシローは退散いたします。

真打ご登場・・・回答(6)さん

お恥ずかしい回答でしたが、「ありがとうございました。」の
一言で救われました。

お礼

ありがとうございました。

どういたしまして。

回答No.4

noname#230359

この構造だと、FEMで解析するより回答（2）さんが仰る様に
現物で試すのが一番早いと思います。

自分がこの図面でFEM解析頼まれたら
角パイプの加工精度が書いてない時点でつき返しますし

「適正トルク」の判断基準は？　と見解を求めますね。

基本的には
「何を目的にするか」
を書いたほうが早いです。

パイプが回らないようにしたいのか
パイプの長さ方向に力を受けるのか
パイプの直角方向に力を受けるのか
はたまた引き起こしモーメントを受けるのか
で
「適正トルク」が同じじゃあないよね？

多分理想条件でFEMかけると
ボルト下のスリット部分の端が下に変形して
その時点でスリット構造の意味が無くなります。
この時点を、回答（1）さんが対策しろと言ってるんだと思いますが。

さらに変形させると
反力で角パイプのボルト横は外側に広がり座屈しますが
その時点でねじれモーメントが発生して周辺部では内側に座屈する部分と
山谷に折れながら繋がるはず。

まあ理想状態なので、市販のパイプでの結果は実物でやるほうが早い。

ご想像にお任せします。

デタラメだと思われてもかまわんよｗ

パイプの長さがコレだけか…　これパイプ座屈する前に
あっという間にスリット端から変形してパイプがM字に変形するよ。

「信じるか信じないかは、あなたしだいです！！」

お礼

ありがとうございました。

結構具体的に回答いだきましたが、ソフトなどで解析したのでしょうか？

ありがとうございました。

>>パイプの長さがコレだけか…　これパイプ座屈する前に
>>あっという間にスリット端から変形してパイプがM字に変形するよ。
なるほど、そういわれるとそんな気もします。
参考にしますね。