基本方針。
I形、T形、箱形
箱形や管といった中空断面なら、少ない材料で同じ剛性が出ます。曲げにはI形が最適で、中実の塊は材料の無駄です。
鋭い角を避ける
内側の角が鋭いと応力が3〜5倍に集中します。断面の0.2倍ほどの大きなRを取れば、集中は1.5倍まで下がります。
肉厚の60％
たわむ方向と直角にリブを入れれば、質量を増やさずに剛性が上がります。定石はリブ厚を元の肉厚の60％にすることです。
高くても割に合う
7075-T6は6061より8割強い。インコネルは高温で4140に勝ります。必要に応じてグレードを選んでください。
繰り返し荷重
繰り返し荷重で効くのは降伏ではなく疲労限度です。鋼なら引張強さの約50％、アルミには真の限度がなく、時間強度で扱います。
細長い部材
危ないのは圧縮材です。座屈荷重はπ²EI/L²。必要なら横方向の支えを足してください。
よくあるご質問
静荷重では降伏と引張強さが上限です。疲労では10⁷回に対して降伏の30〜50％。繰り返し荷重ではすべてを疲労が決めます。
いいえ。強度が上がると延性が落ち、切欠きに敏感になりがちです。衝撃荷重には、強度を極めるより強度と延性の釣り合いが効きます。
炭素繊維強化樹脂は重量あたりの強度がはるかに高い代わりに高価です。航空宇宙やレースなど、重量が効く用途に使ってください。
有限要素解析は提携先の技術会社にお願いしています。部品の大半は図面どおりに製造し、解析による検証はお客様か設計者が行います。
あります。とくに疲労で顕著です。粗い面は亀裂の起点になり、研磨やショットピーニングで疲労寿命は2〜4倍に延びます。
締結穴も溶接も継手も応力集中源です。できる限り、継手は応力のピークから離して配置してください。
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