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【 材料力学 】

１．材料の強度や剛性に関連するメニューです。 　２．入力値を求める基礎計算等にも使用します。

剪断(せんだん) , 捻り(ねじり) , 梁(はり) , 衝撃(しょうげき)

■ 鋼材選定 ( 曲げモーメント ) < 丸鋼,角鋼,山形鋼 >　工学単位モード

図は片持ちですが支持構造には関係しません。支持構造による違いは曲げモーメントの計算で加味します。

■ 梁の曲げモーメント,反力 < 両端固定 >　工学単位モード

■ 梁のたわみ < 両端支持 >

■ 座屈荷重 ( ランキンの式 )

■ 応力

※ 応力は、外力(荷重) に耐えようとして材料の内部で生じる単位面積当たりの力のことです。 　 ※ 許容応力は、材料の限界強度に外力の状態(静荷重,動荷重,衝撃荷重)を加味(安全率を考慮)して設定する設計 　 　 上の材料強度です。

■ 引張(圧縮)応力 ・引張(圧縮)荷重と断面積より計算 　 ■ 剪断応力 ・剪断荷重と断面積より計算 　 ■ 曲げ応力 ・曲げモーメントと断面係数(Ｚ)より計算 　 ■ 捻り応力 ・トルクと極断面係数(Ｚp)より計算

■ 鋼材選定 ( 引張荷重 ) < 丸鋼,角鋼,山形鋼 > ・引張(圧縮)荷重と許容応力より必要断面積を計算 　 　　　　   　　　　   < 平鋼,溝形鋼 >　　　　( 丸,角,平,山形,溝形,Ｉ形,Ｈ形鋼を選定 ) 　 　　　　   　　　　   < Ｉ形鋼,Ｈ形鋼 >

■ 鋼材選定 ( 剪断荷重 ) < 丸鋼,角鋼,山形鋼 > ・剪断荷重と許容応力より必要断面積を計算 　 　　　　   　　　　   < 平鋼,溝形鋼 > 　　 　( 丸,角,平,山形,溝形,Ｉ形,Ｈ形鋼を選定 ) 　 　　　　   　　　　   < Ｉ形鋼,Ｈ形鋼 >

■ 鋼材選定 ( 曲げモーメント ) < 丸鋼,角鋼,山形鋼 >　　・曲げモーメント,許容応力より必要断面係数(Ｚ)を計算 　 　　　　   　　　　　　　   < 平鋼,溝形鋼 Ｚx より >  ( 丸,角,平,山形,溝形,Ｉ形,Ｈ形鋼を選定 ) 　 　　　　   　　　　 　　    < 平鋼,溝形鋼 Ｚy より > 　 　　　　   　　　　　　　   < Ｉ形鋼,Ｈ形鋼 Ｚx より > 　 　　　　   　　　　　　　   < Ｉ形鋼,Ｈ形鋼 Ｚy より >

■ 鋼材選定 ( 捻りモーメント ) ・トルクと許容応力より必要極断面係数(Ｚp)を計算 ( 丸鋼を選定 )

※ 特殊な断面の材料は 本計算値(必要断面積,必要断面係数,必要極断面係数)とカタログ値の対比で選定可能です。

■ 線膨張 ( 温度変化による伸縮量 ) ・部材長,線膨張係数,温度差より計算

■ 熱応力 ・線膨張係数,縦弾性係数,温度差より計算 　 　　　 ・熱応力は温度変化による部材の伸縮が拘束された場合に生じます。

■ 断面二次モーメント (Ｉ) ,断面係数 (Ｚ)

※ 断面二次モーメント(Ｉ) は 曲げ剛性に関係し、断面係数(Ｚ) は 曲げ強度に関係します。 　 ※ 断面二次極モーメント(Ｉp) は 捻り剛性に関係し、極断面係数(Ｚp) は 捻り強度に関係します。 　 ※ 剛性は変形に対する強さで強度は破壊に対する強さです。

■ 中実円断面 　 　 ・外径より断面二次モーメント,断面係数,断面二次極モーメント(Ｉp),極断面係数(Ｚp)を計算

■ 中空円断面 < 中空円断面 > 　 　 　　　　　   ・内外径より断面二次モーメント,断面係数,断面二次極モーメント,極断面係数を計算 　 　 　　　　　 < 等価中空円：Ｉ > < 等価中空円：Ｚ > < 等価中空円：Ｉp > < 等価中空円：Ｚp > 　 　 　　　　　   ・中実軸と同等の中空軸-内径(肉厚)を計算 ( [ Help ] ボタンで計算例を表示 )

■ 角形断面 　 　 ・高さと幅寸法より断面二次モーメントと断面係数を計算

■ 切欠断面 ( 中央 ) 　 　 ・形状寸法より中央空隙形状の断面二次モーメントと断面係数を計算

■ 切欠断面 ( 片側 ) 　 　 ・形状寸法より片側空隙形状の断面二次モーメントと断面係数を計算 　 　 ・断面形状が左右反転形や上下反転形の場合にも適応します。( 他も同様 )

■ 切欠断面 ( 両端 ) 　 　 ・形状寸法より両端空隙形状の断面二次モーメントと断面係数を計算

■ 切欠断面 ( 任意 ) 　 　 ・実部(欠部)の寸法より断面二次モーメントと断面係数を計算 ( [ Help ] ボタンで計算例を表示 )

■ 梁の曲げモーメント,反力 < 片持ち > < 両端支持 > < 両端固定 > 　 ・荷重(集中荷重,均等分布荷重,部分分布荷重),支持条件より反力と曲げモーメントを計算 ( グラフを表示 )

■ 梁のたわみ < 片持ち > < 両端支持 > < 両端固定 > 　 ・荷重(集中荷重,均等分布荷重),支持条件より最大たわみ量とその位置を計算 ( グラフを表示 )

※ 両端支持(両端ピン／単純ばりと同意)は 支点でモーメントを生じない(自由に回転できる)ものが該当します。 ※ 軸に加わる曲げモーメント・軸のたわみ量・軸受の分担荷重を求める場合 　 通常、ベアリング１段受けなら両端支持、２段受け,圧入,焼ばめ取付なら両端固定として計算します。 　 １段受けは ベアリングの許容傾斜度(例：深溝玉軸受 1/1000 - 1/300) はめあい公差(すきまばめ) 強度面から 　 必要とする軸の剛性等を総合的に考慮し両端支持(軸のベアリング部分でモーメントが生じない)としています。

■ 座屈荷重 ( オイラーの式 ) 　 ・支持条件,断面積,長さ,断面二次モーメント,縦弾性係数,圧縮強さより細長比と座屈荷重を計算 　 ・細長比よりオイラー式との適合性を検定します。

■ 座屈荷重 ( ランキンの式 ) 　 ・支持条件,材料の種類,断面積,長さ,断面二次モーメントより細長比と座屈荷重を計算 　 ・細長比よりランキン式との適合性を検定します。

※ 細長い材料の座屈(腰折れ)に対する限界荷重で 条件によって２つの式を使い分けします。

以下は、参照入力,選定計算用の資料です。

◎ 許容応力 ( 引張,圧縮,剪断,曲げ,捻り ) 　 ・資料�@(軟鋼,半硬鋼,硬鋼,鋳鋼品,鍛鋼品,可鍛鋳鉄,構造用炭素鋼管,ガス管,薄鋼板,鋳鉄品,ニッケルクロム鋼, 　 　クロムモリブデン鋼,ニッケルクロムモリブデン鋼,ステンレス鋼) と 資料�A(軟鋼,硬鋼,鋳鋼,鋳鉄,銅(圧延), 　 　りん青銅,青銅,黄銅) の２種類あります。 　 ・資料�@は静荷重に対する許容応力を基準に 動荷重,激しい動荷重の場合 低減補正する方式です。 　 　資料�Aは静荷重と動荷重(片振り／両振り) に対する３種類の許容応力があります。( 衝撃力が想定される場合 　 　は更に低減補正します )

□ 荷重係数 ( 動荷重,衝撃に対する補正 ) 　 ・上記 資料�@�Aに於ける許容応力の補正係数

◎ 弾性係数 ( Ｅ,Ｇ ) 　 ・応力と歪みに関する比例定数です。◎許容応力-資料�@の各材料に対して曲げ剛性に関係する縦弾性係数(Ｅ)と 　 　捻り剛性に関係する横弾性係数(Ｇ)の２種類あります。

□ 形状資料 ( 断面積 ) 　 ・丸鋼,角鋼,平鋼,山形鋼,溝形鋼,Ｉ形鋼,Ｈ形鋼の規格値 　 ・平鋼はフラットバー,山形鋼はアングル,溝形鋼はチャンネルと呼ばれます。

□ 形状資料 ( 断面二次モーメント,断面係数 ) 　 ・同上

□ 線膨張係数 　 ・温度変化による材料の伸縮率

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