1|2|3|4ボルトの疲労強度計算:応力振幅を求める図11、図12にボルト軸方向応力を示します。ボルトの応力振幅を求めるには2つの情報(初期応力と最大応力)が必要です。図11は初期締結時の応力ですが、ボルトには引張応力(プラスの応力)、被締結体には少し分かりにくいですが圧縮応力(マイナスの応力)が発生しています。荷重ステップ2:荷重時[クリックで拡大]ボルトの応力を読み取る位置は、ボルトのねじ部の中央付近(図7のA-A断面)とします。初期締結時の応力、つまり平均応力は図11のボルト断面の応力を読み取ってもいいのですが、断面内の応力値が面内で少し変動しているので「ボルト軸力/有効断面積」で計算した値とします。このとき、「ボルト軸力/有効断面積」で計算した値と解析結果から読み取った値がほぼ一致していることを確認してください。10[%]以上の差があったらどこかが間違っています。荷重時のボルトの応力は図12からボルト断面の最大値を読み取ります。ボルトの応力振幅は式3で求まります。式3この応力振幅がボルトの疲労強度より小さければ、ボルトは疲労破断しないことになります。解析モデルにはねじ山がモデリングされておらず、最大応力はねじ谷底の応力集中が反映されていない応力ですが、式2にて疲労強度を切欠係数βを割っていることから、応力集中は織り込み済みとなります。安全率は2〜3[-]程度でよいと考えております。以上が、ボルトの疲労強度計算の手順となります。気付いた点を述べます。図13に荷重時の変位図を示します。口開きが発生しています。口開きが発生するとボルトは疲労破断すると考えてよいと思います。被締結体が固定されなくなるので、この点についてもアウトです。荷重ステップ2:荷重時[クリックで拡大]図14に初期締結時の接触圧力を示します。青色の領域(接触圧力がゼロの領域)が広いですね。初期締結時では被締結体が全面にわたって接触しているわけではなく、中央部に隙間が発生していること、つまり、少しだけ口開きしていることに注目したいと思います。このモデルのA寸法は20[mm]とかなり厚いものでしたが、A寸法が小さくなると高圧力領域が見る見る小さくなり、青色の領域(接触圧力がゼロの領域)が広くなります。荷重ステップ1:初期締結[クリックで拡大]ボルトの疲労強度計算では、ボルトの初期締結力をシミュレーション内で再現させることが必須となります。次回は、シミュレーショでボルトの初期締結力を発生させる方法を説明します。代表1961年生まれ。CAE専門家と機械設計者の両面を持つエンジニア。電磁振動に対する疲労強度評価、メカトロニクス機器の数値シミュレーションの実用化などに従事。現在RTデザインラボにて、受託CAE解析、設計者解析の導入コンサルティングを手掛けている。〜ボルトの疲労強度〜部品の固定(締結)のために使用する“ボルトの設計”をテーマに、設計者向けCAE環境を用いて、必要とされる適切なボルトの呼び径と本数を決める方法を解説する。連載第2回は、疲労破壊の発生有無を予測する際に必要となる「ボルトの疲労強度」と「ボルトの締め付け条件」の検討のうち、ボルトの疲労強度の検討アプローチについて詳しく取り上げる。部品の固定(締結)のために使用する“ボルトの設計”をテーマに、設計者向けCAE環境を用いて、必要とされる適切なボルトの呼び径と本数を決める方法を解説する。連載第3回は「ボルトが疲労破壊しない条件」について詳しく取り上げる。部品の固定(締結)のために使用する“ボルトの設計”をテーマに、設計者向けCAE環境を用いて、必要とされる適切なボルトの呼び径と本数を決める方法を解説する。連載第7回では、本連載の最終目標である設計者が使うCAE環境で、必要とされるボルトの呼び径と本数を決める設計法を取り上げる。おける解析事例を題材に、その解析内容と解析結果をどう判断し、設計パラメータに反映するかについて、流れに沿って解説する。第9回は、強度設計において、繰り返し荷重を評価する際に用いられる「疲労解析」を取り上げる。固有振動数解析の流れを“ステップ・バイ・ステップ”で理解する「構造解析」を“設計をより良いものとするための道具”として捉え、実践活用に向けた第一歩を踏み出そう。テーマに取り上げ、その手順についてステップ・バイ・ステップで解説する。技術課の田谷亮氏が、航空機エンジンなどに使われる熱交換器に熱流体と構造の連成解析を適用した事例を紹介した。SNSFacebookXITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。