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管理人:mail

No.42952 集中応力の評価?

2003-03-28 11:54 投稿者: M&M リンク:

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低レベルの質問で、恐縮なんですが。
局部的な集中応力が、発生してしまうような形状の解析は、
どのように評価するのでしょか?
  例えば片側固定、反対側フリーの段付き丸棒段付き部に止め輪用の溝
  がある。(下図)のような状態の時※印部に集中応力が発生すると思いますが、
  オートメッシュが、クビレ部をどんどん細かくメッシュ切直して繰り返し
  計算しなおしてくれて収束%に収まるまで、計算を繰り返してくれます。
  当然と言えば当然なのかも知れませんが、メッシュを細かくすればするほど
  応力は増加して行きます。この状態をどう考えれば良いのでしょうか?

Q1:色々な寸法で、比較する場合は、
  メッシュサイズを統一して比較するとかしないとだめでしょうか?
  又は、収束%を揃えて比較評価するのでしょうか?
Q2:応力の収束%は、どれ位が、妥当でしょうか?
  手計算より応力が、大きくなるような気がします??
  (手計算じたいに自信がないもので・・・。
        構造計算の基礎からやり直さなければ)
そもそも、集中応力が、発生するような形状を避けなくてはいけないと
思いますが・・・。

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No.42985 Re: Re: 5034 集中応力の評価?

2003-03-30 00:14 投稿者: ハッピー リンク:

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> そもそも、集中応力が、発生するような形状を避けなくてはいけないと
> 思いますが・・・。
>
>   /|                     荷重点
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by M&Mさん

danさん、ピピさんのご指摘と重複しますが、
ピン角の段付きでモデル化しちゃうと、これは集中応力というより特異性のある応力、
つまり応力は無限大になっちゃいますから、メッシュを細かくするほど応力は青天井で
高くなります。メッシュのサイズを議論する意味がありませんヨ。
実物には、当然、なにがしかのRを付けているわけですからいわゆる応力集中が生じます。
これを見積もってピピさんご指摘の疲労強度などを評価するのでしょう。
では、FEMをどう使うか? 例えば3つのアプローチがあると思います。
(1)danさん、ご指摘のように、フィレットRを詳細にメッシュ切りしたモデルで、
  直接的に集中応力を求める。
(2)FEMではフィレットRをモデル化せずに解いて、応力分布から公称応力を推定し、
  これに別途便覧等で求めた応力集中係数を掛けて集中応力を求める。
  (上記図では、公称応力は手計算で得られそうですが...)
(3) (1)の亜流で、ズーミング手法を用いるもの。
  フィレットをモデル化しない解析をまず行い、ついでフィレットをメッシュ切り
  したローカルモデルで集中応力を求める。

No.42963 Re: Re: 5034 集中応力の評価?

2003-03-29 00:28 投稿者: ピピ リンク:

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> 局部的な集中応力が、発生してしまうような形状の解析は、
> どのように評価するのでしょか?
by M&Mさん

何のために応力解析を実施するのか?ですよね。
danさんご指摘のように、真のピン角だと応力が収束しませんから、解析の
意味がありませんし、設計対象にもなりません。

おそらく、この手の応力解析の目的は、応力集中による疲労破壊を防ぐために
どの程度のRを取るべきか?というような事なのでは無いかと推測します。

ベンチマーク的な解析であれば、最初は有限要素法ハンドブックなどを参考に目標と
なる数値を抑えておかないと、FEMの結果に振り回されて、混乱するかもしれません。

応力集中係数は、設計便覧、あるいは疲労解析に関する書籍にまとめられている
と思いますので、参考にされたら如何でしょうか。
一般的な形状に関しては、手計算で簡単に求まってしまいます。

適当なHPが見つからなかったのですが、これは少し参考になるかと思います。
http://www.umgabs.co.jp/jp/solution/design/p_03.htm

No.42954 Re: Re: 5034 集中応力の評価?

2003-03-28 13:45 投稿者: dan リンク:

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>   当然と言えば当然なのかも知れませんが、メッシュを細かくすればするほど
>   応力は増加して行きます。この状態をどう考えれば良いのでしょうか?

使っているソフトにもよりますが、ここがピン角だといつまでも応力増加が
止まらない可能性大です。
なんとかそれなりのRをつけられないでしょうか。

> Q1:色々な寸法で、比較する場合は、
>   メッシュサイズを統一して比較するとかしないとだめでしょうか?
>   又は、収束%を揃えて比較評価するのでしょうか?
> Q2:応力の収束%は、どれ位が、妥当でしょうか?
>   手計算より応力が、大きくなるような気がします??

メッシュサイズを細かくしても応力がほぼ増大しなくなったところの値で
比較すればいいんじゃないでしょうか。

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