ねじの強度計算と材質の選定方法 強度区分と破断、せん断破壊と引張り破壊

[@一生懸命機械設計]

とても分かりやすかったです。 ありがとうございました！ 今のボルトの仕組みを頭に入れた上で仕事で見る 図面を常に見ていきたいと思います。

[@機械設計CADの学校]

すでに製品化されている物のボルト強度計算をしてみると、良いかもしれませんね。

[@一生懸命機械設計]

@@機械設計CADの学校 そうですね。仕事中はまだそんな暇はないですが（現時点では仕事レベル2ということもあるが）今までの仕事のまとめをする際にはそうして深めていきたいと思います。

[@ラスト侍-p4k]

逆に母材質とタップが異材質の場合はどのような工程が入るのでしょうか？

[@kotu0517]

なんとなく先輩からの説明で分かりにくかったのですが、専門的な事を解りやすく説明されてるので☺️理解出来ました🎵仕事に活かせますありがとうございました🎵

[@機械設計CADの学校]

こちらこそ❗️

[@1976-now]

動画ありがとうございます‼︎製造業で関連する仕事なので参考になることが多数ありました。 ただ一点自分の見解と異なる点があったのですが、 13分くらいからの説明で、ボルト強度の安全率を多めにとったほうが良い理由として ボルト締結軸力＋水の重さがボルト降伏点以下でないといけない的な説明と理解しました。 例えば16本合計のボルト破断軸力が10トン、ボルト締結軸力が8トン、水の重量が3トン、と仮定した場合、ボルトは破断するということかと。 ただ、私の実務では、ボルト締結軸力はプラスするものではないと思っております、上の例では、ボルト破断も降伏もしないと考えております。 世の中には例えばエンジンヘッドボルトなどは降伏点締めも存在しますので、先生の理論では成り立たないと思うからです。 いかがでしょうか？

[@機械設計CADの学校]

鋭い深いご質問ありがとうございます。 軸力に引っ張り外力をプラスして計算するのは私の個人的なやり方です ボルトには重要ボルトと位置付けされる破断した場合のリスクが高いボルトをそう呼んでいますが、 このようなボルトは安全に安全をみて設計するべきとの価値観からわたしはそのようにしています。 わたしが以前に設計していた土木機械では、重要ボルトはF10Tの摩擦接合ボルトを使い、降伏点応力の90%でトルク管理していました。また締め付け時とボルトフランク面の傷防止のため、テンショナーで締結します。(破断応力が小さくなるのを防止する目的) この場合は外力を計算に入れず(というよりは外力が想定できないため)に計算していました。 よって1796-now様のおっしゃる通り計算に入れなくても破断に至るかどうかはわからないと思います。計算に入れなくてもOKなのかもしれません。 ただボルト破断はきっと複雑な過程を経てするのだと思います。 降伏点を越えたあとは、曲げもかかるし、剪断もかかるでしょう。 私の思想ですが、ボルトに安全率を多めに見積もることで何も損することはないと思うので重要ボルトの場合はそうしています。コストもスペースも大してかからないからです。 と言うことで、答えになったかわかりませんが私の設計思想と捉えていただけたらと思います。

[@1976-now]

@@機械設計CADの学校 ありがとうございます😊 F10T摩擦接合では、厳格に摩擦管理されたボルトを軸力管理して現場施工しますので、まさに！という感じですね。 仕事柄、たかがボルト、されどボルトという具合に奥深いと実感しております。 今後とも良い動画を楽しみにしております♪

[@yaanko4613]

13：56あたりの締め付けた軸力の残りで20%で荷重を受けているってのは少し違う気がしました。たとえば30Nmのトルクで軸力が20Nの場合、ボルトが受ける荷重が20Nを超えるまで軸力は上がりません。

[@まるゆ-z7x]

とても分かりやすかったです。ありがとうございます。

[@機械設計CADの学校]

こちらこそ

[@佐藤猛-d4p]

偶然見ました。強度の種類がわかりました。ありがとうございました。KZbinは素晴らしいです。

[@機械設計CADの学校]

ありがとうございます。

[@機械設計CADの学校]

ねじの基礎の基礎を解説をしました。強度的視点、機能的視点から説明しています。

[@ushiro6373]

とても解りやすくとても為になります。

[@機械設計CADの学校]

ありがとうございます!

[@shigenish]

ありがとうございます。３Dによる、分かり易い説明とても役に立ちます。 通常は降伏点の８０％までの初期締め付け状態なので、残り２０％の余裕とのことですが、 被締結体とボルトの内力係数により、 外力のすべては、ボルトに掛からないとも考えられますが、いかがでしょうか？

[@機械設計CADの学校]

コメントありがとうございます。内力係数は知らなかったので、逆に教えていただけないでしょうか。

[@shigenish]

@@機械設計CADの学校 弾性域だけ使うとすると、残り20％しか荷重が掛けられないことになりますが、実際には外力Wに掛かった力に内力係数Φを掛けた分（実用×0.2程度）が、ボルト張力に加算される、として設計しますので、２０％の数倍の荷重が加算されると考えます。 （『機械実用便覧（改訂第7版）7.1.1 f.ねじ締結体の強度設計』などに、正確な説明がされています。） [内力比の推定値の文献も参考になります。] muroran-it.repo.nii.ac.jp/index.php?action=pages_view_main&active_action=repository_action_common_download&item_id=8156&item_no=1&attribute_id=24&file_no=1&page_id=13&block_id=21

[@nguyethang3474]

わかりやすかったです。助かります。ありがとうございました。

[@機械設計CADの学校]

こたならこそ、ありがとうございます。コメントいただけると励みになります!

[@yoshi4713]

こういうことを大学で習いたかった

[@Harrychan55]

配管のRcやテーパねじが分かりやすかったです。10.9(11T)のボルトが今の仕事に関係するため、ボルトの軸力を勉強中です(物理0点ですが・・・)。トルク管理や摩擦状態など含め非常に奥が深く、意外と設備設計者のベテランでも知ってるようで知らない大事な内容だと思いました。いま、Inventorで規定トルクでボルトを締めたときの軸力がクランプの梁や固定物にかかる状態を構造解析したいと思ってます。当然、オーバートルク時、トルクがかからない場合なども安全を見越して検証したいと思ってます。ただ、ボルトによる締結力は調べれば調べるほど傷や潤滑油など影響もあり、安全率が十分にとれるかなぁという値になりそうです。今後とも参考にさせてください。

[@機械設計CADの学校]

コメントありがとうございます。 おっしゃる通りで軸力は実際にはネジのフランク面の状態により大きく変化します。 よって現場では軸力を安定させる配慮が必要だと思います。マシン油塗布などですね。 それと、おっしゃるように重要な箇所のボルトは高力ボルトを採用します。そして締め付けはトルクレンチではなく、油圧テンショナーと言うもので締結することで、摩擦による不安定を解消することができます。

[@Harrychan55]

​@@機械設計CADの学校 返信ありがとうございます。現在のテーマでは、クランプを毎回締めなおすため、なかなかショックや油圧といったものを使えない背景があります。クランプ力をだすためのボルトの軸力を考えた場合、軸力の発生のメカニズムは被締結物に対し、ねじの回転トルクをくさびの原理？でねじ混んでいくことで被締結物がひずむみ、反力でねじが伸びる＝軸力が発生すると考えており、被締結物がひずまないとその反力でねじが伸びないと考えてます。よって、ボルトより剛性のある締結物を簡単に締めるのは難しい＝SCM435の板をアルミのボルトで締めるのはアルミボルト側がひずむ応力では締まるが、本来考えるべき軸力では締まらないのではないかと仮設してます。10.9のＭ16ボルトでは280N程度で6ton近い応力がかかり、クランプがSCM435の場合で0.数mmほどたわむことで、軸力をクランプ力に変えているのではと考えており構造解析で証明できないかなと思ってます。結局、力の状態というのは目に見えないのでベテランにいじめられることになりそうです。

[@msfujisawa6854]

ねじの強度計算の際に、有効径を使うか谷径を使うかで若干差が出ますよね。 自分は安全見て谷径で計算してましたが少数派のようでした。

[@機械設計CADの学校]

通常は最小断面積で計算しますね。まぁネジの強度は安全率大きく取れるので、大したことでは無いと思います。

[@msfujisawa6854]

@@機械設計CADの学校 返信ありがとうございます。 自分もそう考えていたのですが、以前ベテランの設計者さんに思いっきり否定されたんでモヤモヤしていました。 スッキリしました。

[@機械設計CADの学校]

強度は条件の悪い方ですべて計算するべきと、わたしはかんがえています。

[@風切羽-j2b]

分かりやすかったです！ とても助かりました

[@機械設計CADの学校]

そう言ってもらえると嬉しいです！

[@g.g.r.industries6313]

始めまして。 初歩的な質問で申し訳ありません。ねじのはめあいに関する説明の部分で質問があります。 「せん断応力≒引張り応力」となればせん断破壊しないという認識でいいのでしょうか？ その場合、なぜ、「せん断応力≒引張り応力」となればせん断破壊しないのでしょうか？ +のせん断応力と-の引張応力で相殺するイメージですか？

[@機械設計CADの学校]

はめ合いが0.6Ｄで引張り応力とせん断応力が等しくなるので、１Ｄはめ合えばせん断破壊しません。当然ですがはめ合いが深いとせん断に強くなりますので。

[@g.g.r.industries6313]

@@機械設計CADの学校 機械設計CADの学校 2 週間前 回答ありがとうございます。 はめ合いが0.6Ｄで引張り応力とせん断応力が等しくなる理由としては「+のせん断応力と-の引張応力で相殺する」から。であってますか？

[@一生懸命機械設計]

いつも勉強になる動画ありがとうございます。 もしよろしければリベットの強度計算についての動画をお願いできますか？ 現在、「図解でやさしい入門材料力学」を学習中なのですがリベットの強度計算についてはボルトと違い、 リベットだけでなく締結する板が破壊されるパターンも式にあり、具体的にどういう場合にそうなるのか イメージがわきづらいです。式の理屈は分かるのですが板の破壊まで考慮して計算することは実際にあるのか？ 計算するのはリベットのせん断破壊だけでよく板が破壊されるパターンの式は教科書的なものにすぎないのではないかというイメージがあります。 もしよろしければリベットの設計についての動画をよろしくお願いします。

[@機械設計CADの学校]

リベットは薄板板金部品に使う締結方法なので、板が破壊する可能性はあると思います。 ただ実質上、板の強度計算が必要なのか疑問です。 リベットの間隔ピッチや、構造的な設計不備で無理な力がかかる場合に板が切れたりするのかもしれないですね。

[@機械設計CADの学校]

kzbin.info/www/bejne/rJmnY2qPeJyBotE リベットをKZbin動画で調べたら、こんな橋梁にも使われているようで、驚きです。 隣はボルト接合しているので、リーマピン的な使い方なのかもしれません。ボルトにせん断をかけないために、補助的に使っているのかな？と思いました。

[@nguyethang3474]

ボルトは SCM435 とタップの母材質はSS400, タンクは横向いて水が入れない場合はどうやって計算しますか。

[@機械設計CADの学校]

ＳＣＭ４３５→１２００N ＳＳ４００→４００N 0.8x1200/400＝2.4D

[@ducnguyen9479]

とても役に立ちました。 ありがとうございました。

[@機械設計CADの学校]

こちらこそ!いつもありがとうございます。

[@ducnguyen9479]

​@@機械設計CADの学校 ちなみに、回転の部品はどうやってねじの強度計算等を計算しますか？

[@機械設計CADの学校]

回転トルクからボルトにかかるせん断力を算出して計算します。

[@ducnguyen9479]

@@機械設計CADの学校 ご回答ありがとうございます。 ちなみに、これに関するビデオがありませんか？

[@機械設計CADの学校]

まだないですね。