【材料力学】せん断荷重に対する軸直径の計算方法

 

せん断強度について、リベットや丸棒の強度を計算する機会があったのでメモとして残します。

今回求めたのは、せん断がかかる部材の直径dは足りているか、です。

具体的には下記の条件での計算を行っています。

 

 

与えられている条件

荷重 P              100 [kN]
材料のせん断強度 τ      150 [MPa]
安全率 SF              5

※本記事を参考にして計算する場合は自己責任にてお願いします。本記事によってトラブルが生じた場合にも一切責任は負いかねます。

 

 

リベット(丸棒)に必要な直径dの求め方

 

 

許容せん断応力を求める

はじめに、許容せん断応力を確認しておきます。

許容せん断応力は、材料のせん断強度を安全率でわったものです。

本題では、材料のせん断強度τと安全率SFが与えられているので以下のように表すことができます。

 

 

 

 

 



 

 

リベットがせん断荷重に耐えうる直径dを求める

 

 

続いて、リベット直径dの計算方法を紹介していきます。

せん断応力は以下の式で計算できます。

 

 

 

この式を直径dについて解くと、

 

 

 

必要なリベットの径は65.1 [mm]と求まりました。

(上記の計算には許容せん断応力として安全率SF=5を含めていることに気を付けてくださいね。)

 

 

例えば、リベットのせん断強度が150[MPa]だとするならば、直径66mm以上を使用すれば十分な安全率を確保できているという計算結果が導けたことになります。

 

 

 

まとめ

 

手計算によるリベットやピンの必要直径を求めました。

安全率は継手を使用する条件やそれぞれの組織が持つノウハウに拠りますので最終的な安全の判断は委ねることとします。

(従って本記事を参考にする場合におけるいかなる事象においても免責とさせていただきます。)

以上、参考程度に見ていただけると幸いです。

 

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