応力集中とは|切欠き・形状で応力が高まる理由とCAE

応力集中部のCAE解析イメージ
※イメージ(概念図)

穴や段差、切欠きのある部分で、応力が局所的に大きくなる現象が応力集中です。破壊や疲労き裂の起点になりやすく、設計で最も注意すべきポイントのひとつです。

応力集中とは

断面が急に変化する箇所では、力の流れが乱れて応力が平均値より大きくなります。平均応力に対する最大応力の比を応力集中係数(Kt)と呼びます。

どこで起きるか

  • 穴・開口部のふち
  • フィレット(R)や段差
  • 切欠き・溝・ねじ底
  • コネクタではロック爪の付け根など

対策

R(フィレット)を大きくする、断面変化をなだらかにする、応力の逃げ道をつくる、といった形状の工夫で緩和します。

CAEでの評価

FEMで集中部位と大きさを可視化します。集中部はメッシュを細かくしないと値を過小評価するため注意が必要です。応力集中は疲労破壊の起点になるため、疲労評価とあわせて見ます。

フォスターの受託CAE

応力集中の評価と対策形状の比較を、構造解析で短時間に行えます。 フォスターは、受託試験で培った実測とあわせて、CAE(シミュレーション)を受託でお引き受けします。高額な解析ソフトを保有しなくても、必要な解析だけをご依頼いただけます。

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