ネジの伸び量(たわみ量)計算

質問

ネジ締結部にバネを仕込んだ時
温度をかけてどれほどネジが伸びるか、
またはバネがたわむか計算したいです。

単純に熱膨張率から求めたネジの伸び量がそのままバネのたわみ量(伸び量)で良いのでしょうか？

皆様ならどのように考えますか？

回答No.7

mpascal

>被締結部材とボルトの熱膨張率の差による変位こちらを計算で求める方法はありますでしょうか？

概ねは、熱膨張率の差×温度変化×長さ　ですけど。

被締結部材とボルトの長さが違うのなら個別に計算ですね。

回答No.6

mpascal

補足３の補足

皿バネの直列と書いたのは、皿バネを同じ向きで重ねる意味でした。並列と言った方が良いのかもしれません。

回答No.5

mpascal

補足３

皿ばねは直列使用するとばね定数は倍数分上がっていきますがヒステリシスが大きくなり、特に緩め側で力がいるときには注意が必要です。

回答No.4

mpascal

補足２

今回の場合、話の流れでは熱応力はマイナスですよね。熱応力以外に圧力等により荷重がかかる場合には、初期締め付け時に荷重に相当する力でバネを締め付けて置かなければなりません。荷重ががる場合には、その状態からマイナスの熱応力荷重を相殺しても荷重が下回らないよう、初期締め付け荷重を上乗せしておく必要があります。
ＪＩＳのフランジなどでは形状によって荷重によってマイナスの変形をするような場合はさらなる初期荷重の上乗せが必要にになります。

回答No.3

mpascal

補足

熱応力以外の荷重が無いという前提です。

回答No.2

mpascal

本来ならボルトの初期締め付けによる、変形分も考慮したほうが良いのですが、被締結部材とボルトの熱膨張率の差による変位をバネで吸収するという考えが安全側で良いのではないでしょうか。

補足

回答ありがとうございます。
一点質問があるのですが、
>被締結部材とボルトの熱膨張率の差による変位
こちらを計算で求める方法はありますでしょうか？

回答No.1

ohkawa3

ねじの軸部の剛性（ばね性）と仕込んだばねの剛性（ばね性）の比率で場合分けすればよさそうに思います。
仕込んだばねの剛性が、ねじの軸部の剛性に比べて十分に低いのであれば、熱膨張による寸法変動は仕込んだばねが吸収すると考えて良さそうに思います。
ただし、ばねの弾性範囲を超える熱膨張による変形が想定されるならば（例えば、皿ばねが密着するような状態）、ばねの剛性ではなく、ねじの軸部の剛性を適用する必要が生じると思います。

補足

回答ありがとうございます。
バネに吸収させたかったのでそのような考えがあると知り勉強になりました。
文中で皿バネとありましたが、
正に皿バネが吸収すべきたわみ量を知りたく質問させていただきました。
これを求める方法や計算式等はご存知でしょうか？