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FEM構造解析





 

1.ロッカーアームの応力解析

上図はエンジン部品のバルブ・ロッカーアームの応力・変形計算結果です。 3次元モデルに境界条件(軸:回転、左端:固定、右端:荷重)を設定し、CAEFEMにて線形応力解析計算を行います。
その結果、最大応力:
51.7 Mpa (最大主応力=引張、上図の赤い部分)、
-39.4 Mpa (最小主応力=圧縮、左端)
51.6 Mpa (von Mises応力、上図の赤い部分)、及び
最大変形 0.05 mm (上図-下の右端部)が得られます。 

このロッカーアームの材質はGH190(FIAT規格の鋳鉄)ですので、最大主応力説に従い最大・最小主応力で判定します。 

鋳鉄等のぜい性材料には最大主応力説(最大・最小主応力)、鉄やアルミニウム等の延性材料にはせん断ひずみエネルギ説(von Mises応力)で判定を行います。

一般に鋳鉄は圧縮に強く、引張強度の約2倍以上の圧縮強度があるため、本事例は最大主応力(引張応力)で判定を行います。 この計算応力は、材料の引張強さ(250 Mpa)以下(安全率=4.8)なので、静荷重に対してOKと判定できます。

次に疲労強度ですが、上記計算結果から平均応力=35.9 Mpa、応力振幅=35.9 Mpaが得られますので、この値を疲労限度線図で判定します。 この判定には、製品精度、製造品質を考慮して安全率で判定することをお勧めします。

一般部品で安全率2〜3、精度の高いエンジン部品で1.5〜2、飛行機は大体1.2ぐらいで判定しています。 この数字を見て飛行機に乗るのが少し怖くなった方は、応力に精通されている方でしょう!

 



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