レポート  ・有限要素法解析で見る材料力学(2)   




〔課題〕〔両端固定はりと両端支持はり〕
 
 同じ寸法の両端固定はり(両端面とも変位をX、Y、Z方向に拘束したはり)と、両端支持はり(両端面の下方の稜辺のY方向変位を拘束したはり)に同じ大きさの等分布荷重(面荷重)を加えた場合の、軸方向垂直応力の分布とたわみの様子を解析する。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 〔両端固定はり〕

 両端固定はりでは、完全拘束されている両端面に、最大応力が発生する。荷重を受ける側に最大引張応力(赤色、+符号の応力)が、反対側に最大圧縮応力(紺色、−符号の応力)が発生する。はりの中央部分は、逆に面荷重を受ける側に圧縮応力が、反対側に引張応力が発生する。最大応力の値は、両端支持はりより小さい(両端支持はりより強度が強い)。
 また、たわみは両端支持はりより小さい(両端支持はりより剛性が高い)。すなわち、強度及び剛性ともに、両端支持はりと比較して曲げに対して強い。
 面荷重をさらに大きくして、はりを破壊させる場合、両端固定はりは、最大応力の発生する両端面から破壊を起こす。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
〔両端支持はり〕
 
 両端支持はりでは、両端面は下方の稜辺を回転中心にして回転が許されるため、両端面には応力が発生しない(応力が0である)。はり中央に近づくに従って、応力は大きくなり、中央で最大になる。荷重を受ける側に圧縮応力(紺色、−符号の応力)が、反対側に引張応力(赤色、+符号の応力)が発生する。最大応力の値は、両端固定はりより大きい(両端固定はりより強度が弱い)。
 また、たわみは両端支持はりより大きい(両端支持はりより剛性が低い)。すなわち、強度及び剛性ともに、両端支持はりと比較して曲げに対して弱い。
 面荷重をさらに大きくして、はりを破壊させる場合、両端支持はりは、最大応力の発生するはり中央から破壊を起こす。
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