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技術士二次試験 機械部門 【過去問Ⅱ答案開示】(応力集中の概要、機械構造物の強度に及ぼす影響、設計製造上の留意点)

こんにちは。たけゆうです。

今回は機械部門、平成28年の問Ⅱ-2について、回答案を開示します。

キーワードは「応力集中」「機械構造物の強度に及ぼす影響」「設計製造上の留意点」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28年 Ⅱ-1

機械部門、材料力学

応力集中について、その概要を説明し、機械・構造物の強度に及ぼす影響と、設計・製造上の留意点を述べよ。

1.答案

1.応力集中の概要

応力集中とは、図1のように切欠きを持った部材に荷重Pが作用した場合、公称応力σ=P/Aよりも大きな応力が切欠き部に作用する現象である。応力集中は図2の場合に発生する。

(1)切欠き部
(2)コーナー部
(3)空孔部
(4)断面形状変化部

2.強度に及ぼす影響
(1)短期的な影響(破損・降伏)
応力拡大係数α=σmax0と隅Rの関係は図3の通りであり、Rが0の場合はαは無限大に発散する。

(2)長期的な影響(疲労破壊)
許容応力σ=σ0×β×他因子×安全率。βは図4の通りであり、αが大きくなっても最大3程度である。

3.設計・製造上の留意点

(1)3D図、FEM解析によるモデル全体の応力集中源を把握する。
(2)応力発生個所はαの影響からRを設定する。
(3)接合部など非連続部は、異種材による熱応力に耐え、塑性変形時に破断を避ける設計とする。  

以上

2.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)