外径 80 mm、内径 40 mm の中空丸軸がトルク 1500 N·m を受ける。最大せん断応力 τmax を求めよ。
解答つき軸のねじりワークシート
1.やさしい
T = 1500 N·mdo = 80 mmdi = 40 mm
τmax = MPa
2.やさしい
中実丸軸がトルク T を受ける。軸の最大せん断応力 τmax を求めよ。
T = 250 N·md = 40 mm
τmax = MPa
3.ふつう
長さ 0.5 m の黄銅製の中実軸がトルク 100 N·m を受ける。両端間のねじれ角は 1.5° を超えてはならない。この制限を満たす最小の直径 d を求めよ。
T = 100 N·mL = 0.5 mG = 39 GPaφallow = 1.5°
d = mm
4.ふつう
ねじり試験で、直径 15 mm の中実試験片をトルク 50 N·m でねじる。標点距離 250 mm の両端は互いに 1.8° 回転する(材料はまだ弾性域にある)。材料の横弾性係数 G を求めよ。
T = 50 N·md = 15 mmL = 250 mmφ = 1.8°
G = GPa
5.むずかしい
直径 50 mm の黄銅製の中実軸が A で固定されている。A から 2 m の B にトルク 400 N·m が作用し、さらに 3 m 先の自由端 C に同じ向きのトルク 750 N·m が作用する。 軸の最大せん断応力 τmax を求めよ。
d = 50 mmTB = 400 N·mTC = 750 N·mAB = 2 mBC = 3 m
τmax = MPa
6.むずかしい
直径 25 mm の黄銅製の中実軸が、両端 A と B で剛な壁に固定されている。A から 3 m、B から 2 m の C にトルク 200 N·m が作用する。 軸の最大せん断応力 τmax を求めよ。
d = 25 mmT0 = 200 N·ma = 3 mb = 2 m
τmax = MPa
解答
- 1. τmax = 15.92 MPa
- 2. τmax = 19.89 MPa
- 3. d = 26.58 mm
- 4. G = 80.06 GPa
- 5. τmax = 46.86 MPa
- 6. τmax = 39.11 MPa
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