FEM逆算

(FEM-初等梁)/初等梁

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotou/okiba/gosa.png

鋼板を挿入した方が集成材のみの場合よりも曲げたわみに対するせん断たわみの比率は大きくなる。 ただ、完全にぶっとおしてしまえば、せん断剛性が上がるので、 集成材のみよりもせん断たわみの比率は小さくなる。

逆算k(GA=GwA)

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotou/okiba/k.png

20%程度であれば、GA=GwAとしておいた方が5/6に近くなるが、 鋼板が深くなりすぎると5/6から外れていく。

逆算k(GA=GwAw?+GsAs?)

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotou/okiba/kws.png

40%やぶっとおしたものに関しては、鋼板のせん断剛性が効いてくるので、 GA=GwAw?+GsAs?とした方が5/6に近い。 太短い方が5/6に近いのはせん断変形が大きくて誤差が小さいためか。

なぜこうなるかということに関しては、川原さんの下図が説明している。 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~kawa/M2kawa/soutaigosafks.png

アルミ挿入アクリルだと集成材に比べてせん断剛性が大きいのでGA=GwAw?+GsAは初等梁とほとんど重なる。 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotou/okiba/hukasa.png

つまり、GA=GwAは鋼板深さが25%ぐらいまでは良い近似になるが、鋼板深さが50%近いときは GA=GwAw?+GsAs?の方がいい。

曲げ試験(10.45kgf時たわみ)

スパン0%20%40%50%
45cm2.711.000.900.88
50cm3.591.391.231.17
55cm5.041.771.741.56

実寸

スパン0%20%40%50%
桁幅11.0811.2011.3311.25
桁高30.1030.3830.1730.16
EI

アルミ材

切断方法

1mm程度のアルミ板であれば、アクリルカッターで 切り取り線に沿って両面に傷を付け、両側から0.2-0.3mm程度ずつ?削る。 1種類のアクリルカッターのみで削ると、溝が滑りやすくなって 削りかすが出なく(つまり削れなく)なってくるので、 細いアクリルカッターと太いアクリルカッターをときどき交換しながら削る。 まず片面をある程度 削ると、裏面になんとなく折り目っぽいものがうっすら 見えてくる。そしたら裏面にも傷をつける。 両面に傷を付けたら、ゆっくり折り曲げてみて簡単に折り曲がるようだったら、 丁寧に、ゆっくり最初は浅い角度で一方に折り曲げ、次に他方に折り曲げ、を 繰り返しながら少しずつ角度をつけていくと、そのうちポキッと折れる。

合成断面

深さ曲げ剛性(N*m^2)
077.715
20201.30084
40234.08892
50235.35

アクリル挿入バルサ材

バルサの繊維方向ヤング率は木材なみで、アクリルの数倍あるので不適。 アルミ板挿入アクリル材の方が鋼板挿入集成材のモデルとしては適していそう。 アルミもアクリルも等方性で、引張試験をすればGも分かるし。

引張試験片

アクリル

  • アクリルサンデー版IR001強化透明、アクリル樹脂 押出
    厚さ
    1ヶ所目30.00.9
    2ヶ所目29.91.0
    3ヶ所目29.91.0
    4ヶ所目30.01.0
    5ヶ所目30.00.9
    平均値29.90.9
  • 断面積=26.91mm^2
  • P kgf/26.91mm^2=P *9.8N/26.91(*10^{-3}m)^2=0.3642P MPa

ヤング率(GPa)

ポアソン比

  • 1回目最終横ひずみ/縦ひずみ=0.543
  • 2回目最終横ひずみ/縦ひずみ=0.470
  • 3回目最終横ひずみ/縦ひずみ=753/1632=0.461
  • 2,3回目平均ヤング率: 3.14GPa
  • 2,3回目平均ポアソン比: 0.466

ひずみゲージ

アルミ

厚さ
1ヶ所目30.200.100
2ヶ所目30.250.100
3ヶ所目30.200.100
平均30.221.0
  • 断面積=30.22mm^2
  • P kgf/30.22mm^2=P *9.8N/30.22(*10^{-3}m)^2=0.3243P MPa

ヤング率

1回目67.96GPa(はずれ値)
2回目73.28GPa
3回目73.04GPa

ポアソン比

  • 1回目最終横ひずみ/縦ひずみ=0.281
  • 2回目最終横ひずみ/縦ひずみ=0.324
  • 3回目最終横ひずみ/縦ひずみ=0.330
  • 2,3回目平均ヤング率: 73.2GPa
  • 2,3回目平均ポアソン比: 0.327

ひずみゲージ

  • 東京測器LFLA-10-11
  • ゲージ率:2.10
  • 補正係数:2/2.1=0.9524

重り等

  • 重り載荷用フック:484g

U字ジャックル(重りフック取り付け具)

  • (株)八幡ねじ
    サイズ(mm)荷重(kgf)
    630
    860
    9110
    12200

バルサ

厚さ
1ヶ所目30.05.8
2ヶ所目29.75.8
3ヶ所目29.95.7
4ヶ所目29.85.8
5ヶ所目29.85.7
平均値29.85.7
厚さ
130.401.04
230.351.035
330.251.04

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Last-modified: 2020-01-19 (日) 17:19:21