剛性モジュールの計算方法

著者: Bill Davis
作成日: 2 2月 2021
更新日: 2 11月 2024
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機械設計技術 機械要素の勉強 歯車の仕組みとモジュール、歯数、バックラッシ、かみあい率 Gear module and number of teeth, backlash, meshing rate
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剛性モジュール、またはせん断モジュールは、実験的に得られた数値であり、せん断応力下で材料が示す弾性の程度を表します。積載されたときに車両に接続のセットがどれだけ生じるかを尋ねるなど、多くのエンジニアリング上の問題にとって重要です。このモジュールの式は、材料のせん断応力を変形で割ったものです。せん断応力が線形力によるものかトルクによるものかによって、プロセスは少し異なります。

線形力の説明

ステップ1

自由体図を描きます。周囲から隔離された対象物を示す模式図です。パーツや外部オブジェクトを描画する代わりに、パーツや外部オブジェクトによって作成されたベクトル力の表現に置き換えます。


ステップ2

オブジェクトの衝撃部分に作用するせん断力の量を計算します。これは、自由体図を見て、平行な力を加算または減算するだけの問題です。

ステップ3

剪断力の影響を受ける顔の面積を計算します。慣れていない幾何学的図形については、適切な式を参照してください。

ステップ4

せん断力を作用する面の面積で割ります。その理由は、せん断応力です。せん断応力は、単一の方向で面に平行に作用する力によって引き起こされる場合、面全体に均一に分散されます。

手順5

変形を決定します。変形は、力に応じて材料がどれだけ伸びるかを決定します。具体的には、線形力の下では、変形は、材料が力の方向に移動する距離を、加えられた力と材料のアンカーポイントとの間の長さで割った値に等しくなります。


手順6

面のせん断応力を材料の変形で割って、剛性モジュールを計算します。剛性モジュールが大きいほど、材料はより硬く、弾力性が低くなります。

トルクの指示

ステップ1

関心のあるオブジェクト以外のすべてのオブジェクトを削除する自由体図を描画します。

ステップ2

目的のショックセクションに作用する有効なトルクを見つけるには、方向に応じてトルクを加算または減算します。

ステップ3

ねじり定数を計算します。特定の幾何学的図形がねじれに対してどの程度耐性があるかを示します。解析している衝撃波セクションの適切な方程式を参照してください。

ステップ4

ねじり力が面に作用するときの、最も近いアンカーポイントまでのねじり力の距離を測定します。

手順5

ねじれ角度を確認します。これは、最も近いアンカーポイントを基準にして面が回転した量です。

手順6

剛性モジュールを計算します。ねじれ定数に対するねじれの比率は、剛性モジュールと長さに対するねじれ角度の積の比率に等しくなります。この方程式は数ステップで解くことができます。