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技術士二次試験 機械部門 材料力学 【過去問Ⅱ-1答案】平成25年 脆性破壊の概要と強度設計上の方策

今回は平成25年問Ⅱ-1について回答案を開示します。

キーワードは「脆性破壊」「シャルピー衝撃試験」です。

ご自身の製品と技術を取り入れて、ご自身にて答案を作成下さい。

【平成25年Ⅱ-1

脆性破壊について、概要を述べたのち、破壊・損傷を防止するために取る強度設計上の方策について、具体的な例を挙げて説明せよ。

答案

1.脆性破壊の概要
脆性破壊とは弾性変形を越えた応力によって、固体材料の原子結合が切断されるために起こる破壊現象。原子が移動しにくい共有結合やイオン結合を有す材料で発生し易い。

2.脆性破壊防止の具体策
2.1.ブレーキシュ(FC250)の想定
具体的な工業製品として、ロープ式牽引機のブレーキシュを想定する。ブレーキ制動時に衝撃力を受ける点、寒冷地にて-10℃で使用される点を配慮する。

2.2.最大発生応力の確認
ブレーキ押付力に対し、シューが受ける引張、圧縮応力をFEM解析で求める。これを疲労限度線図にプロットし、衝撃力を考慮し疲労安全率=3にて設計する。

2.3.延性脆性遷移温度の考慮
炭素鋼は低温環境下にて大幅に耐衝撃荷重が低下するため、使用環境の最低温度にて以下試験を実施する。

2.4.シャルピー衝撃試験による確認試験
図2はシャルピー衝撃試験の方法を示した図である。中央部に切欠きを入れた試験片を支持台に固定し、振り子状に吊るした刃を試験片に衝突させる。破断に要したエネルギーを断面積で除した値が、解析にて想定した応力値と一致することを確認する。

以上

答案(原稿用紙)

ABOUT ME
takeyuu
倹約投資家サラリーマンパパ33歳。ずっとニコニコ円満家庭が目標。 機械/電気で技術士一次試験合格。 機械で技術士二次試験不合格するも、合格を目指し情報発信中。 (令和2年の結果 問Ⅰ:A、問Ⅱ:C、問Ⅲ:A)