手計算でできる応力集中部の強度評価方法

～CAEに頼らずに行える簡単な破壊防止対策～ 

【会場/WEB選択可】WEB受講の場合のみ,ライブ配信/アーカイブ配信（7日間、何度でも視聴可）

第１章　強度評価の基本　～４つの影響因子

(１) ものごとの適切進め方

　　　～重要なのは”影響因子”の把握！

　　　～設計の正しい進め方

(２) 設計での材料力学の目的

　　　～強度評価と剛性評価

(３) 強度評価での４つの影響因子と強度判定の仕方

　① 発生応力(基準応力)

　② 強度低下率

　③ 強度の限界値

　④ 安全率

(４) 設計計算の精度と手計算の有用性

第２章　発生応力について　～強度評価で最も重要なのは引張応力！

(１)応力とは？

　　～引張応力は強度評価で重要！

　　～計算しなくてもわかる応力

(２)応力の簡単な計算式

　　～公称応力と基準応力

　　～簡単な計算でできる強度評価

(３)力の流線とサン・ブナンの原理

(４)主応力と相当応力

第３章 強度の限界値　～破壊の指標

(１)材質の違いによる破壊現象

　　　延性破壊，脆性破壊

(２)荷重の種類の違いによる破壊現象

　　　引張・圧縮，曲げ，せん断，捩り，圧力

(３)荷重の作用の仕方による破壊現象

　　　静的破壊，疲労破壊，衝撃破壊

(４)その他の破壊現象

　　　クリープ，応力腐食割れ，劣化

第４章　安全率

(１)安全率の値の定め方　　～まずは，法律，業界基準

(２)理論的な定め方(その１）　←60年前に制定

　　～強度と応力のばらつきを正規分布と想定して求める方法

(３)理論的な定め方(その２）　←現代の標準的な方法

　　～ばらつきを対数正規分布と想定して求める合理的な方法

(４) アンウィンの安全率　←100年以上前に制定

　　～超有名だが、使わないように！

第５章　応力集中による強度低下

(１) 応力集中発生の原因と特異点

(２) 応力集中と力の流線の関係

(３) 応力集中と応力集中係数αの定義

(４) αの上限値の見積り方

(５) 最弱断面の選び方と

　　　　基準応力の計算の仕方

(６) ホットスポット応力について

(７) 寸法効果について

(８) 切欠係数(強度低下率)βの定義

　　　(応力集中による強度低下率)

(９) βとαの関係

(10) 特異点での強度の把握の仕方

質疑・応答

付　録

Ⅰ 強度の限界値と変動係数の入手方法・推定方法

　Ⅰ.1 静的強さ

　Ⅰ.2 疲労強度(疲れ強さ)

　　　(1)疲労限度　　(2)S-N線図

　Ⅰ.3 樹脂の疲労強度

Ⅱ　塑性が大きく絡む破壊での応力集中の影響

Ⅲ　耐力の定義の0.2％塑性ひずみの根拠

Ⅳ　設計時に発生応力を耐力以下に押える意味は？

Ⅴ　材料力学の基本的な用語

Ⅵ　強度評価のための応力のCAE解析方法

会場・WEB

・機械装置メーカー、機械部品メーカーなどの設計者・機械技術者

・設計経験が長い機械設計者

・強度評価の仕方で困ったことのある設計者には最適

・力、モーメント、応力、変位、ひずみ、弾性係数の各量の定義と単位がわかっていること。

・引張強さ、疲労強度(疲れ強さ)の意味と単位がわかっていること。

・単純な棒を引張ったときの応力とひずみの計算ができること。

１）引張・圧縮・曲げなど、基本的な荷重に対する応力の計算方法
２）応力集中の発生メカニズムと応力集中係数の求め方・見積り方
３）寸法効果・切欠係数を考慮した応力集中部の強度評価方法
４）材料強度と発生応力から破壊の可能性を判断する考え方
５）強度・応力のばらつきを考慮した適正な安全率の設定方法
６）CAEに頼る前に、手計算で構造強度を検討・評価する実践手法
７）応力集中による破壊リスクを低減するための設計上の着眼点

　機械装置の構造設計の作業では、その装置が使用中に外力を受けて壊れることがないように対策を講じなければなりません。そのためには、まず構成部材が破壊すると予想される断面を想定し、次にその断面に発生する応力値を計算します。そして、その応力値が構成部材の強度の限界値（引張強さ、疲労強度など）を越えないように、寸法形状や材質を検討します。

　破壊予想断面には、切欠きや穴などの応力集中を発生させる原因となる形状があることが多いので、一般には応力の計算は非常に難しく、CAEツールなどを使った専門的な解析が必要だと思われています。しかし実はそうではありません。設計者にとって重要なことは、設計作業が始まったならば、なるべく早い時期に、破壊予想断面で実際に「壊れそうなのか」「壊れないのか」を判断することなのです。もし、壊れないとわかれば，以後設計終了までそれ以上の詳細検討は必要ありません。

　逆に、壊れそうだと判断されれば、その防止に向けて改善を行う必要があります。ここでの強度評価の作業の際に必要な材料力学の知識は，決して高度なものではありません。多くの場合にはCAEなどのツールも使用せずに手計算で用事が足りるのが普通なのです。

　本セミナーでは、破壊現象の中でも特に重要な応力集中部からの破壊発生の問題に焦点を当て、その防止を素早く行うために必要な知識として、①簡単な応力の計算方法，②材料の強度の値、③安全率の求め方、④応力集中の強度低下に及ぼす影響度、の４項目を修得します。

　強度の検討は、構成部品が強度の視点からどのような荷重を支えるためにあるのかがわかっていれば、難しい計算などをしなくても、部品ごとに行えるのです。設計開始直後の時期でも、早いうちに済ませることによって設計作業をもっとほかの有効な検討に使うことができます。このセミナーで学ぶ技術を身に着けて、明日からの設計業務に役立ててください。応力集中部の適切な強度評価方法を身につけて、無駄のない強度設計を目指しましょう。機械工学が専門でない設計者の方にとっても、非常に効率良く必要な事が学べる材料力学の講座です。

講師著書：「強度検討のミスをなくすCAEのための材料力学（日刊工業新聞社）」を進呈します。