機械設計の超基本がわかる!4つの力をマスターしよう

この記事は、機械設計の超!超!超!基礎知識である「力の作用の仕方」をご紹介します。

この記事を読むと
機械設計の超基礎知識である力の作用の仕方を理解することができる!

1.主な4つの力の作用の仕方はこれだ!

4つの力の作用の仕方
  1. 引張・圧縮
  2. せん断
  3. 曲げ
  4. ねじり

文字だとイメージにしくいので、下の絵を見てください。

基本的には見たままです。

①引張・圧縮・・・物を引張ったり、潰そうとする力。

例)アルミ缶を踏ふんで潰す。

②せん断・・・物に上下反対方向の力をほぼ同じ位置に作用させたときの力。

例)包丁で野菜を切る。ハサミで紙を切る。

③曲げ・・・物を曲げる力。

例)棒を折ろうとする。

④ねじり・・・物をねじる力。

例)ペットボトルのキャップを外すとき。

機械設計では

機械設計では、主にこれら4つの力(引張・圧縮、せん断、曲げ、ねじり)に材料が耐えれるかを確認します。(強度検討と言います。)

2.材料が耐えれるかは「応力」で判断

応力とは、単位面積当たりに作用する力です。英語ではstress(ストレス)と言います。サラリーマンも外からの重圧で、応力(ストレス)がかかっていると言えますね!笑

材料ごとの強度は、単位面積あたりに作用する力(=応力)で決まっているため、強度検討にはこの応力を算出することが必須となります!

この応力は4つの力の作用の仕方それぞれにあり、

  • 引張応力、圧縮応力(tensile stress, compressive stress)
  • せん断応力(shearing stress)
  • 曲げ応力(bending stress)
  • ねじり応力(torsional stress)

と呼びます。

そして、これらの応力が、使用する材料の「許容応力」より小さいなら、強度上問題ない(壊れない)という事になり、この確認を強度確認と呼びます。

4つの力それぞれの応力の求め方、材料の許容応力についての考え方は別の記事でまとめます。

【引張・圧縮応力の強度確認方法】

基本中の基本!引張・圧縮の強度確認方法

2019年9月15日

【曲げ応力の強度確認方法】

こいつが1番強い!曲げ応力の強度確認方法

2019年9月29日

【材料の許容応力の考え方まとめ】

材料の強度とは?機械設計に必須「許容応力」の考え方まとめ

2019年8月3日

3.まとめ

まとめ
  • 力の作用の仕方は、引張・圧縮、せん断、曲げ、ねじりの4つある
  • 応力とは単位面積あたりに作用する力
  • 応力が材料ごとに決まっている「許容応力」より小さいことを確認することを強度確認と呼ぶ

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