タグ: 応力

機械設計マスターへの道

ヤング率とは？式と単位、横弾性係数との関係などを解説

当連載コラムの前回「フックの法則とは？」では、機械部材内部の応力とひずみの関係を考える上で重要となるフックの法則を解説しました。 今回は、応力とひずみの関係を表す比例定数である弾性係数について、もう少し詳し …

機械設計マスターへの道

フックの法則とは？公式と考え方、応力・ひずみとの関係等をわかりやすく解説

当連載コラムでは、機械部材に発生する「応力」と「ひずみ」について解説してきました。 応力とひずみには密接な関係があります。 今回は両者の関係を考える上で重要となる弾性変形とフックの法則について簡単に解説しま …

機械設計マスターへの道

応力とは？ 引張応力/圧縮応力/せん断応力/曲げ応力の概要と求め方

「与えられた仕様と運転条件においては壊れることが無いように設計する」ということは、あらゆる機械に共通する課題です。今回は、設計する機械の頑丈さ（Robustness）を評価する上での基本的かつ重要な指標であ …

機械設計マスターへの道

き裂の進展と応力拡大係数について丁寧に解説｜疲労き裂のメカニズムと設計上の注意点がわかる！

１．き裂（亀裂）の発生 機械部材には、キー溝、段付き、などの応力集中部があります。また溶接構造では、溶接ビードと母材との境界部（止端部）などが応力集中部となります。 機械を使用して部材が負荷を受けることによ …

機械工学

スナップフィットの例で学ぶ 強度計算・応力設計のポイント｜設計者のための材料力学

１．スナップフィットと応力設計 樹脂部品では「スナップフィット」と呼ばれる簡易な組付け固定方法が多用されています。 スナップフィット組付けを行う場合は、大きなひずみ変形を起こさせる場合が多く、単純な応力計算 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】衝撃荷重と材料の強度を考える（衝撃応力の計算、シャルピー衝撃試験）

今回は、物体が落下して他の物体に衝突するときなどのように、極短時間に加わる「衝撃荷重」によって生じる衝撃応力と材料の強度について考えてみたいと思います。 １．ひずみエネルギー、最大弾性ひずみエネルギー 断面 …

機械設計マスターへの道

焼きばめ・冷やしばめに関する必須知識と計算方法を解説！しめしろの考え方、面圧やトルクの計算例など

今回は、温度差による寸法変化（膨張・収縮）を利用して円筒形状の部品を軸部品にはめて、強固な固定状態を実現する「焼きばめ（焼き嵌め）」「冷やしばめ（冷やし嵌め）」について、考えてみることにします １．しまりば …

機械工学

【機械設計マスターへの道】薄肉円筒胴と薄肉球形胴の強度計算（必要肉厚）

今回は、ガスや液体を貯留し内面に大気圧より高い圧力を受ける圧力容器について、薄肉円筒胴と薄肉球形胴の強度（必要最小肉厚）について考えてみます。   １．薄肉円筒胴 円筒胴の内径をDi、胴の厚さをt …

機械工学

【機械設計マスターへの道】主応力とモールの応力円の求め方

当連載「機械設計マスターへの道」の第20回でで三次元応力と破壊学説について説明しました。 今回のコラムでは、その前に基本的に理解しておくべき平面応力の考え方とモールの応力円について、できるだけわかりやすく解 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】自重による応力とひずみ／自重を考慮した平等強さの計算

当連載「機械設計マスターへの道」において、「荷重と応力、ひずみ」の関係について解説しました。 今回は機械自体の重さ（自重）による応力とひずみについて解説したいと思います。   自重による応力とひず …

機械設計マスターへの道

熱応力の基礎知識と計算方法を解説｜線膨張係数って何？

今回は、特に使用状態における製作時（常温）からの温度差が大きい機械を設計する場合に注意が必要となる「熱応力」の基礎知識についてわかりやすく解説します。 １．熱応力とは？ 一般に物体には、固有の線膨張係数があ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】クリープ現象と低温脆性がこれでわかる！知っておきたい金属材料特性の基本

今回は、高温域または低温域で使用される機械や機器を設計する際に、注意する必要のある材料特性についてお話しします。 １．クリープとは？ 金属材料にある応力σが作用するとき、材料の応力‐ひずみ特性に応じたひずみ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】機械工学で用いる「単位」のまとめ

これまで機械設計に関するコラムの中でも折りにつけ触れてきましたが、今回のコラムであらためて「単位」についてまとめて確認したいと思います。 機械設計では、各種力学の知識をもとに、機械がその機能を発揮し、かつ安 …

機械加工

【機械設計マスターへの道】設計者が知っておくべき溶接の基礎知識

溶接は、分解取り外しの必要がない部品同士の接合に便利で、ボルトナットなどのねじ部品が不要となる利点があります。 また、鋼材を組み合わせて複雑な形状を自在に構成することができるので、木型や金型が必要で、ある程 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】長柱と座屈（bucking）

  座屈とオイラーの公式 主に圧縮荷重を受ける真直な棒を「柱」といいます。 柱が短い場合は、圧縮荷重に対して真直に縮み（圧縮ひずみの発生）、圧縮応力が材料の圧縮強さに達すると破壊（変形）が起きます …

機械工学

【機械設計マスターへの道】三次元応力と破壊学説

実際の機械や構造体では、作用する荷重と発生する応力が一方向という単純な場合は少なく、多くの場合は、荷重に応じて発生する垂直応力とせん断応力とが様々な方向へ作用する三次元応力の組合せ状態になります。 １．主応 …

機械設計マスターへの道

【機械設計マスターへの道】疲労強度の確認方法と疲労限度線図

前回の連載コラム「強度設計の基礎知識」で疲労強度について少し触れました。 今回は、疲労強度を簡便に確認する方法をご紹介したいと思います。 １．疲労限度と疲労試験 前回コラムの「４．疲労強度」で解説した通り、 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】強度設計の基礎知識

機械や構造物が、破壊したり過度の変形を生じたりすることなく、安全にその機能を発揮することができるように設計することを「強度設計」といいます。 強度設計では、部材に作用する荷重条件と、使用する材料の特性を理解 …

機械設計マスターへの道

荷重、応力、ひずみの基本を整理！応力-ひずみ線図など重要知識をわかりやすく解説

機械には、さまざまな力が作用します。機械部材は力を受けて変形し、耐えられなくなると破壊します。 設計者は、変形量が所定の許容値内に収まり、破壊することがないように、機械に使用する部材の材料を選定し、形状と寸 …

機械設計マスターへの道

【機械設計マスターへの道】知らないと大事故に？「ねじ」の強度区分を理解する

機械には多数のねじが使われています。その中には、万一緩んで脱落したり破損したりした場合に重大な事故につながる可能性のある「重要なねじ」があります。 設計、組立、保全など機械に関わる人々は、ねじの重要性とねじ …

表面処理

ショットピーニング、ショットブラスト、そして残留応力

部品に加わる応力が大きくなり、材料強度を超えると、破壊が起こります。 破壊モードが引張り破壊の場合に、圧縮応力がすでに生じていると、この圧縮応力が引張りに対しては抗力となります。このような圧縮応力を「圧縮残 …