片持ち梁

片持ち梁の計算、理論値はネット上でいっぱいあるが、これをSolidWorksのCAEでやってみる。手計算は確かめ算的な感じで使います。

まず、

単位換算がいる。SolidWorksの材料編集で単位をMPa(=N/mm^2)にする。下図。

メッシュもだが、材料の設定で大きく違う。

前に投稿SS400の設定、この設定の一部を変更する。その一部とはKDY Engineeringさんのこのページにヤング率(弾性係数)が205GPaとあるので以下のように材料を設定。

令和5年5月25日、SS400の質量密度(比重)が間違っていました。下図のURES/合成変位は自重を含まないので大丈夫です。

1.212mmだった。自重含めない理論値1.22mmなのでまずまず。サイズは、下図では見えないですね。50*20の角材、長さ500です。力は200N

材料力学の計算結果とSolidWorksの結果では、メッシュの設定によって変わる。

メッシュザイズを細かくすると理論値/計算値に近づくらしい。

メッシュの細かさを最高にしてみた。めちゃ時間がかかるかと思ったが10秒くらいかな。

1.212mmから1.213になったので材料力学の1.22にほんの少し近づいた。単純に言えば、有限要素法/CAEの簡易版が材料力学。材料力学と有効要素法(このCAE)の関係はここが参考になります。そもそも、このページよりこっちのサイトの方がいいです。

メッシュより材料の設定の方が影響が大きい。あたりまえか。

令和5年5月25日追加

2017版のファイルはこっち。ってもセキュリティ上無理かな。このページの情報だけで作れますのでデータは拾って下さい。

手計算は手っ取り早く、
機械設計エンジニアの基礎知識さんの梁のたわみと応力計算ツール
を使わせていただきました。

機械設計エンジニアの基礎知識さんの梁のたわみと応力計算ツールでは自重を含めたたわみとなっているのでファイルの「外部荷重」には「力-1」と「重力-1」があります。「重力-1」を無効にするとほぼ計算値1.220mmになります。自重も合わせると下図では1.3でした。自重があるので質量密度(比重)の数値が関係あります。

機械設計エンジニアの基礎知識さんの梁のたわみと応力計算ツールでは、縦弾性係数が205000MPa、質量密度が7.86Kgx10^-6/mm^3でしたのでこれに合わせてます。

SolidWorksの材料SS400

CAEでは材料の設定が必要になる。ヤング率(縦弾性係数)で線形解析ができるし、降伏強さでCAEの結果を比較できる。応力=ひずみx縦弾性係数。応力がわかればひづみがわかる。縦弾性係数がわかっていれば、ひずみがわかれば応力もわかる。

SS400 弾性係数 ポアソン比 せん断弾性係数 密度 引張強さ 降伏強さSS400 比熱 熱膨張率 熱伝導率で検索したして以下を入れた。

引張りなので縦弾性係数、せん断なら横弾性係数。横はいらん。ポアソン比は横ひずみ/縦ひずみ。0~0.5の範囲にある。0.5はゴム。アルミが0.33。せん断弾性係数は使ってないと思う。密度は自重を含めると使う。「引張強さ」っていっるんかな。線形解析/弾性変形の範囲だから「降伏強さ」があればいいかと。熱膨張率以下SimulationXpressは使ってないな。

弾性係数    210000    N/mm^2
ポアソン比   0.3      N/A
せん断弾性係数 79000     N/mm^2
質量密度    7850      kg/m^3
引張強さ    420      N/mm^2
圧縮強さ    
降伏強さ    245        N/mm^2
熱膨張率        1.17e-005  /K
熱伝導率        51.6       W/(m・K)
比熱            473        J/(kg・K)
材料減衰比

んん。面倒くさかったら「solidworks materials>鋼鉄>炭素鋼(普通)」を使いましょう。

これってどっかに転がってるのかな?

材料の許容応力度でJFEから降伏強さの数値を発見。235でした。上の数値と違いますね。JFEの方が安全。

上図の左下に「ここ」がある。これをクリックすると下図。

片持ち梁はこちら