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図4‑3‑5は 各 荷 重 段 階 に お け る 、 母 材 一 添 接 板 問 の 相 対 変 位(β)と 荷 重(L)の 関 係 の リ ス トで あ る 。 リ ス トの2列 目 か ら ボ ル ト番 号1、2、 … の β の 値 が ユ/100mmを 単 位 と し て 出 力 さ れ て い る 。::最 後 の 列 は 荷 重(ton)で あ り 、 ま た 最 後 か ら2番 目 の 列 は 端 部(母 材 の 切 れ て い る と こ ろ)の 相 対 変 位(単 位1/100mm)を 示 し て い る 。 こ の デ ー タ に 基 づ い てXYプ ロ ・ソタ 出 力 が 行 な わ れ る 。
図4‑3‑6は 強 制 変 位 一 摩 擦 力 分 布 の 関 係 の リ ス ト で あ る 。 第2列 目 が 強 制 変 位(単 位mm) で あ り 、 第3列 目 以 降 、 ボ ル ト番 号1、2、 … の 摩 擦 力 の 変 化 を 示 す も の で あ る ・ 最 終 列 は す べ り 限 界 摩 擦 力 の 、 各 荷 重 段 階 に お け る 変 化 を 示 す も の で あ る 。 ボ ル ト の 軸 力 抜 け に 伴 っ て 次 第 に 限 界 値 が 減 少 し て い る 様 子 が 分 か る 。
当 解 析 プ ロ グ ラ ム で は こ の 他 に も 、 図4‑3‑7,4‑3‑8に 示 す よ う な 解 析 結 果 の リ ス ト を 作 成 す る よ う に な っ て い る 。 図4‑3‑7は 強 制 変 位 一 荷 重 関 係 リ ス ト で あ り 、 図4‑3‑8は 各 ボ ル ト位 置 に 微 小 す べ り が 発 生 し た と き の 荷 重 段 階 番 号(a)、 す べ り 発 生 時 の 荷 重 値
(b)お よ び そ の と き の 強 制 変 位(c)を 示 す も の で あ る 。
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図4‑3‑7解 析 結 果 の 出 力 例(強 制 変 位 一 荷 重 関 係 リ ス ト)
170
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図4‑3‑8解 析 結 果 の 出 力 例(各 ボ ル ト位 置 に 微 小 す べ りが 発 生 し た と き の 荷 重 段 階 番 号 、 荷 重 値 お よ び 強 制 変 位)
図4‑3‑9は 母 材 一添 接 板 間 の 相 対 変 位(β)と 荷 重(L)の 関 係 をXYプ ロ ・ソタ 出 力 し た も の で あ る 。 β 一L関 係 は 解 析 で は 折 れ 線 状 の も の に な る 。 こ れ は 微 小 す べ り が 発 生 す る度 に 摩 擦 抵 抗 力 の 強 さ 、 す な わ ち 摩 擦 抵 抗 剛 性 と で も 呼 べ る も の が 相 対 的 に 低 く な る た め で あ る 。 実 験 に 於 い て も 、 こ の よ う な 折 れ 線 状 の β 一L関 係 が 観 察 さ れ る 場 合 が あ る が 、 解 析 に 比 べ る と 折 れ 線 は か な り丸 み の つ い た も の に な る 。
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4・4解 析結果と試験結果の比較
本 四 公 団 が 実 施 し た 高 力 ボ ル ト摩 擦 接 合 継 手 の 引 張 試 験 、A〜Gの 各 ケ ー ス に つ い て そ れ ぞ れ3体 、 合 計21体 、 に 対 して 同 様 な 形 状 の 供 試 体 に つ い て 解 析 例 で 述 べ た よ う な 数 値 実 験 を 行 な い こ の 結 果 と試 験 結 果 を 比 較 し 、 解 析 モ デ ル の 性 能 を 調 べ た 。 比 較 検 討 す る 項 目 は 、 主 す べ り荷 重 、 ボ ル ト軸 力 減 少 傾 向 、 荷 重 一 相 対 す べ り関 係 お よ び 内 部 応 力 分 布 形 状 な ど で あ る 。
4・4・1主 すべり荷重とボルト軸力減少率の比較
(1)主 す べ り荷 重 の 比 較
主 す べ り荷 重Lm。 に つ い て 、 ボ ル ト列 数nや 添 接 板 の 数 を 変 化 さ せ た 、A〜Gの6ケ ー ス に つ い て 各3体 、 合 計21の 供 試 体 に お け る 実 験 値 とRBSMを 用 い た 数 値 解 析 値 を 比 較 し た と こ ろ 下 表 に 示 す よ う に 非 常 に 良 好 な 一 致 が 得 ら れ た 。
ボ 再卜 L.,(主 す べ り 荷 蛾)
供 試 休 番 号 列 教
n 実 験 埴(ton) 解 析 埴(しon) 実 験 樋/解 析 樋
A‑1 144.8 144.5 1・ ・i
A‑2 3 iso.s 146.4 0,971
A‑3 148.6 148.3 1・ ・i
B‑1 294.6 298.9 1016
B‑2 6 281.5 281b 1,000
B‑3 287.0 290.9 1014
C‑1 278.9 28L6 1010
C‑2 s 292.0 297.0 1,017
C‑3 276.3 274.9 o.sss
D‑1 s2s.a 520.0 O,990
U‑2 12 547.6 saa.i 0,983
D‑3 b49.2 541.蓋 o.sss
E‑i b33.1 b3G.0 100
E‑2 12 526.5 515.2 o.sus
E‑3 sss.s 5b7.9 1UO4
F‑1 S・1s a613 1,OO且
F‑2 18 f3?7.3 904.0 1030
F‑3 a66.7 86b.6 10UO
G一 重 sss.i G27.9 iOfi6
C‑2 18 605.7 616.2 1017
C‑3 G26.0 662.7 t.oss
表4‑2主 す べ り 荷 重 値 の 比 較 表
172
両 者 の 差 を 、 実 験 に 対 す る 割 合 の 形 と して 求 め た と こ ろ 、 最 大6%程 度 で あ り 、 殆 ん ど が3%以 下 で あ っ た 。 た だ し 、 解 析 に 必 要 な デ ー タ の1っ で あ る 、 摩 擦 係 数 だ け は 試 験 か ら得 られ た も の(表4‑3)を 用 い た 。 す な わ ち 現 状 で は 、 摩 擦 係 数 だ け は 解 析 的 に は 非 常 に扱 い に く い 性 質 の も の で あ る た め で あ り 、 こ れ だ け は 試 験 に よ っ て 求 め ら れ た 値 を 使 う こ と に な る 。
A B C D E F G
1 0,645 0,643 0,611 0,567 0,582 0,633 0,640
2 0,611 0,628 0,647 0,621 0,598 0,676 0,608
3 0,654 0,661 0,564 0,596 0,623 0,640 o.700
表4‑3継 手 試 験 に よ っ て 得 ら れ た 摩 擦 係 数
ボ ル トが 多 列 に な っ て も 、 主 す べ り荷 重 値 は 試 験 結 果 と解 析 結 果 の 間 の 誤 差 が 増 え る と い う こ とが 無 い こ と 、 ま た 摩 擦 係 数 も ボ ル ト列 数 に 対 し て 殆 ど相 関 が 無 い の に 対 して 、 す べ り 係 数 に 変 化 が 見 ら れ る こ と か ら 、 従 来 か ら指 摘 さ れ て い る 、 大 型 継 手 の す べ り係 数 の 低 下 傾 向 に 関 す る 一 っ の 解 析 的 な 説 明 付 け が 可 能 で あ る よ う に 思 わ れ る 。 こ れ に つ い て は ボ ル ト軸 力 の 減 少 問 題 に つ い て 検 討 し た 後 に 詳 し く述 べ る 。
(2)ボ ル ト軸 力 変 化 の 比 較
図4‑4‑1は 主 す べ り 直 前 の ボ ル ト軸 力Nm。 が 導 入 軸 力N,,(実 験 開 始 直 前 に 計 測 さ れ た 軸 力)に 対 し て ど の 程 度 減 少 す る か を 上 記 の 各 場 合 に つ い て パ ー セ ン ト表 示(全 ボ ル ト軸 力 の 平 均 値)し 、 実 験 値 と 解 析 値 を 比 較 し た も の で あ る(M30ボ ル トを 使 用 し た 継 手 の み の 供 試 体 数 計18体 の 比 較)。 図 中 、 △ 印 は2枚 添 接 板(ケ ー スE)の 結 果 で あ る 。 実 験 値 、 解 析 値 と も10%前 後 の 減 少 を 示 し て お り 、 非 常 に よ く合 致 して い る 。 こ れ は 第2章 の3の
3で 論 じた ボ ア ソ ン 比 に起 因 す る 板 厚 の 変 化 が ボ ル ト軸 力 の 変 動 に 対 す る 主 要 な 原 因 で あ
る こ と を 示 し て い る 。
100°/°
.0 9 . 仁 ぽ ＼ 建 に
3
F10T‑M30
6
(1・ ⊆)・100
OoExperimental
● ▲RBSM