こんばんは
かずひとです
今回は私が実際に機械設計業務で使用している熱伸び計算について書いていこうと思います
記載されている情報の正確性、最新性、有用性等その他一切の事項について、いかなる保証をするものではありません
記載が不正確であったこと等により生じたいかなる損害に関しても、当ブログは責任を負いかねます
当ブログの情報は予告なしに変更・更新させていただくこと、あるいは、当ブログの運営を予告なしに中断または中止させていただくことがありますがあらかじめご了承ください
なお、これらの変更・更新あるいは中断・中止により生じたいかなる損害に関しても、当ブログは責任を負いかねます
本記事は私が実際に機械設計業務で使っている考え方であり、設計するに当たって根拠をもって設計していこうという考えのもと作成いたしました
よって、根拠を持ったとしても失敗する場合もあるため、あしからず
鉄の熱伸び計算
鉄が熱せられたら膨張して伸びていく現象があります
設計した構造物の使用環境が高温の箇所ということで、熱伸びして伸びた分の逃げ場がなくなって壊れてしまうリスクもあります
構造物が壊れないかの確認のために熱伸び計算をしていく必要があります
では早速私が設計にあたって使っている熱伸び計算について記載します
部材長さ1,000mmの鉄があって、100℃温度上昇したら1mm伸びる
この考え方で私は熱伸び計算をしています
よって1,000mm常温（20℃）の状態から120℃まで上昇したときに1,001mmの長さまでなるということですね
ちなみに材質がステンレスの場合は鉄の熱伸びの1.5倍伸びるということで計算しています
これらの情報をつかって設計業務をする際に熱で伸びても大丈夫かという設計をするようにしています
熱応力
また、この熱伸びによって発生する応力についても考えることができます
棒状の鉄があり、両端を固定されているケースで熱伸びが発生した場合、鉄が伸びようとしても固定されているので圧縮応力が発生してしまいます
そんなときは以下の計算式より圧縮応力を計算しています
σ＝Ｅ*ε
σ＝Ｅ*（δ/ｌ）
σ：応力
Ｅ：縦弾性係数（2,100,000kgf/cm2)
ε：ひずみ
δ：伸びしろ
ｌ：元の部材長さ
この計算式に最初に考えた熱伸び計算を当てはめてみると、
σ＝2,100,000*（1/1,000）＝2100kgf/cm2
ということになりますね
終わりに
設計のご参考になっていただければ幸いです
また、もし致命的な間違いがございましたらご指摘いただけると幸いに存じます
以上、乱筆乱文失礼しました。
コメント