カーボンの強度計算

Q真空容器の強度計算方法を教えて下さい！

真空容器の強度計算方法を教えて下さい！

真空容器の強度は、どのように計算すれば良いのでしょうか？
仕様は下記の通りです。

胴体　　；　直径400mm,内径360mm(肉厚20mm),高さ780mm,材質→アクリル
天板,底板；　直径400mm,板厚5mm,材質→アルミ
使用圧力；　0.1気圧
その他　；　胴体と天板および底板は、ボルトで固定します。

このような条件で、問題はありますか？
直感で、天板と底板の強度が足りないように思います。
計算方法を教えて下さい。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

No.1の方の”現物主義”も大切ですが、それでは”あたりをつける”ということができません。

ここでの天板と底板に発生する応力は、等分布荷重を受ける円板の曲げの問題で解決できます。
その解は、機械工学便覧などを見れば出ています。

等分布荷重(＝圧力)をｐ，半径をａ，板厚をｈ，ポアソン比をνとします。

外周を固定された円板の場合の場合には、次のようになります。
中心の応力
σr＝3(1＋ν)ｐａ^2／(8ｈ^2)
σθ＝σr
外周縁の応力
σr＝3ｐａ^2／(4ｈ^2)
σθ＝νσr

簡単のために、最大主応力で評価するとすれば、注目する応力は、中心、外周縁とも、σrです。
中心、外周縁のσrのどちらが大きいかといえば、外周縁の方です。
だから、最大応力σmaxは、
σmax＝3ｐａ^2／(4ｈ^2)
となります。

安全のために、ａとしては、ボルトのピッチ円の半径(190mmぐらい？)をとれば良いと思います。
圧力の単位は、気圧ではなくて、Ｐａに変換する必要があります。
(0.1atm＝101.3hPa＝10.13kPa＝0.01013MPa)

これらの値を使って計算すると、
σmax＝3*0.01013*190^2/(4*5^2)＝10.97MPa
となって、使用するアルミ材にもよりますが、大局的には大丈夫そうです。

圧力が繰り返し作用する場合には、疲労に対する検討をしなければなりませんが、それでも大丈夫そうですね。

もし、外周が固定ではなくて、支持状態だとすると、発生応力の最大値は２倍ほど高くなって、
σr＝σθ＝3(3＋ν)ｐａ^2／(8ｈ^2)
となります。（発生位置は中心）
この場合でも、ν＝0.34として、
σmax＝18.3MPa
ですから、この場合でも大丈夫そうです。

以上の計算は、必ずご自分で検算なさってください。
私のポカミスで、結論がひっくり返るかも知れません。

外周が固定に近いか、支持に近いかは、実物を観察して、実測してみなければわかりません。
それができない場合には、応力が大きく出る方で設計します。

No.1の方の”現物主義”も大切ですが、それでは”あたりをつける”ということができません。

ここでの天板と底板に発生する応力は、等分布荷重を受ける円板の曲げの問題で解決できます。
その解は、機械工学便覧などを見れば出ています。

等分布荷重(＝圧力)をｐ，半径をａ，板厚をｈ，ポアソン比をνとします。

外周を固定された円板の場合の場合には、次のようになります。
中心の応力
σr＝3(1＋ν)ｐａ^2／(8ｈ^2)
σθ＝σr
外周縁の応力
σr＝3ｐａ^2／(4ｈ^2)
σθ＝νσr

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Q入射光強度と透過光強度の求め方

分光光度計を用いて半導体の光吸収スペクトルを測定しています。
それで入射光強度および透過光強度の光子エネルギーの関係を求めようとしているのですが、いま分かっているのが各光子エネルギーに対する入射光および透過光の信号電圧なんです。
これをそのまま強度として用いてよいのでしょうか？
ご回答お願いします。

Aベストアンサー

分光光度計の分光原理、ならびに検出器の種類がわからないと応えられません。
フォトンのエネルギーがわかってる単波長の光をフォトダイオードで受けた後I-V変換するタイプのものだと、その波長に限定すると信号強度は光の強度に比例します。
しかし、その比例係数は波長依存性があるため注意が必要です。
フォトダイオードは光の強度ではなく、単位時間当たりのフォトンの数に比例する出力を与える特性を持つためです。フォトンの数が同じでも波長が異なるとフォトン1個のもつエネルギーが異なるため、光の強度が異なります。
さらに、フォトダイオードの持つそのほかの要因、たとえば窓板の透過率やフォトダイオードの吸収効率等も波長依存性を持つためそれらの情報も必要です。

一度測定器のマニュアルを熟読することをお勧めします。

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Q単管足場の構造・強度計算

変則の単管足場を組むのですが、構造計算、強度計算書の提出を求められています。
通常の組み方をしないので、何をどう計算していいのかもわかりません。

何か指針となる書式や計算式を教えて下さい。

Aベストアンサー

算式そのものは経験のある方でないと無理だと思います。
考え方も詳しくやり出したらキリがないでしょう。
極力足場材のリース資料からヒントを得て計算されるしかないと思います。

部材の自重プラス作業状態での荷重（人＋物＋器械）における各状態での強度保証は出来るか。

・ベース部分での荷重は敷き板面での面圧をクリアできるか。（土の支持力がなければ鉄板敷き）
・足場板を併用する場合の敷設方法とその許容荷重
・縦方向のざくつの検討
・曲げ応力、ピン継ぎ手部分、クランプ応力はクリアできるか
・ネットなどを付随して利用する場合、風圧に対する力はどれほどか（風速）
・建物とつなぎをとる場合どれくらいの間隔で何を使うか（自然倒壊防止）
・階段部・開口部における補強対策と梁の計算（墜落防止などの対応の点検も）
・手すり設置における工事安全指針との適合確認
・下組み一括クレーンでの運搬がある場合の吊り手検討
・高さが十分にあるようなものでは長手横方向の力も御検討を（筋交い的な対応）

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Q出力強度の違うLEDを照射距離を変えて同じ強度にする方法

油には紫外線を照射すると蛍光を発するという性質があります。
そこで，UV-LEDを照射し，水面に浮いている油の蛍光をCCDカメラで撮影し水面のどの領域に油が浮いているかを確認しようと考えています。
実験ですが，実際には10m～20m先からのUV照射を考えていますが，先ずは室内での予備実験を考えています。
予備実験で使用するUV-LEDは波長365nm，光出力0.6mW，指向特性60°で，実機実験では波長365nm，光出力100mW，指向特性100°のUV-LEDの使用を考えています。

本実験で照射するUV-LEDの距離を10mとした場...続きを読む

Aベストアンサー

LEDの指向特性が60°や100°といっても、その範囲内に
均一に光が出ているわけではありませんので、まず本実験
に用いるLEDの出力を、ある距離をきめて、角度をふりなが
ら実測されることをお勧めします。これが求まれば、実際
の使用条件での強度は、距離の二乗に反比例すると仮定
して計算すれば、おおよその予測はできるはずです。
なお、メーカーによっては、標準的な強度分布のデータを
提供してくれる場合がありますので、ご確認ください。
（その場合は、このステップは不要です）

なお、予備実験で蛍光のUV照射強度依存性を求める件です
が、LEDとサンプルの距離を変える方法でもできなくは
ありませんが、それよりもLEDとサンプルの間にフィルター
をおいて、強度を変える方法の方が簡便に思います。
距離を変える方法では、場所を取りますし、関係の無い
ものにまで紫外線を当ててしまう恐れが高いです。
また再現性や制御性を考えても、不利な方法です。

今回の実験の場合、強度を落とす必要があるのは単色光
ですので、フィルターの減光特性の波長依存性を気にする
必要がありません。また、干渉実験をしたり、微小領域
に集光する必要があるわけでもありませんので、フィルタ
の平坦度、均一度もそれほど必要なく、フィルター前後の
光学系（レンズ等）もそれほど厳密に設計しなくてもいい
はずです。
精密な光学実験用のフィルターの場合、UV用の減光フィ
ルターはあまり売られていないのですが、今回の実験の
波長であれば、通常の板ガラスでも吸収がおこりますので
もしかしたら、厚みの違う板ガラスを何枚か用意するだけ
で、簡単に強度を変えた実験ができる可能性があります。
板ガラスでは平坦度があまりに悪いということであれば、
光学実験用のBK7等でできた窓材が利用できるかもしれま
せん。なお、UVグレードの石英は、この波長でもほぼ
100％の透過率ですので、それだけではフィルターになり
ません。なお、フィルター以外のものを、フィルターと
して利用する場合、紫外線照射により引き起こされる劣化による、実験中の透過率の変化には注意しておく必要が
あります。

なお、実際に蛍光測定する前に、当然ですがフィルター
通過後のUV強度を実測しておく必要があります。
UVに対応したパワーメーター等はお持ちでしょうか？

また、最終的にはCCDで画像として油を捉えたいのだと
思いますが、家庭用や防犯用として売られている通常の
CCDカメラでは、どの程度の強度の蛍光がでているのか
定量することが困難です。
予備実験では、この蛍光強度も定量的に測定できる
ディテクターを用いることをお勧めします。予備実験
では空間分解能は必要ありませんから、こちらもパワー
メーターでいいはずです。
これで強度を先に求めておけば、CCDメーカーが提供
している感度曲線から、測定にかかる程度の強度が
えられるか推定できます。

LEDの指向特性が60°や100°といっても、その範囲内に
均一に光が出ているわけではありませんので、まず本実験
に用いるLEDの出力を、ある距離をきめて、角度をふりなが
ら実測されることをお勧めします。これが求まれば、実際
の使用条件での強度は、距離の二乗に反比例すると仮定
して計算すれば、おおよその予測はできるはずです。
なお、メーカーによっては、標準的な強度分布のデータを
提供してくれる場合がありますので、ご確認ください。
（その場合は、このステップは不要です）

なお、予備実験...続きを読む

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Qプラスチックの円筒容器の強度計算

水中にプラスチックの円筒容器を入れる場合の強度計算を教えてください

Aベストアンサー

物の強さという物は計算で求められません
まず実験によってどれくらいまで耐えられるかを求めます
千差万別の材質や形状のすべてに応用できる方程式などありません
使用環境によっても変わります
実験をしてください

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Q配管のネジ部強度や溶接部強度を分かりやすく。

配管などに使用されているネジや溶接部の強度を流体の圧力や温度によって算出したいのですが、分かりやすく解説されている入門書やサイトなど、ご存知のかた教えていただけないでしょうか？

カテゴリー違っているかもしれませんが一番近そうだったのでよろしく御願いします。

Aベストアンサー

>強度計算問題でナーバスな要求に困っております。
それなら、労働安全衛生法の第1種・第2種圧力容器構造規格が良いと思います。JR田町（都営地下鉄三田駅）の近くにある産業安全会館に行けば、規格と解説の本が購入できます。

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Q車体の強度計算について（部材の引張強度とは）

自動車工学を勉強し始めたものです。実際の応力値を実測することも無いのですが式を見て判断できることがあれば教えて下さい。
例１、２の計算例で引張強度と最大応力値から破壊安全率を求めるときの引張強度と言うのは材質によって決められているのでしょうか？逆に引張強度から何の材質か解るのですか？ＳＩ単位でもＭＰａとＮ/ｍｍ＾２って同じ意味ですよね？

例１　使用部材の引張強度２７４ＭＰａ÷最大応力９４ＭＰａ＝２．９＞１．６（安全率）
例２　使用部材の引張強度２６０Ｎ/ｍｍ＾２÷最大応力１０６Ｎ/ｍｍ＾２＝２．４＞１．６

Aベストアンサー

一応材料力学を学んだ車好きの学生です。答えやすいものから順番に。

・ＭＰａとＮ/ｍｍ＾２は同じ意味です。同様にPaとN/m^2が同じ意味と　なります。
・引張強度から何の材質かは求めることは出来ません。材料の強度的項　目は引張強度のみではなくせん断強度、破壊じん性等かなりの種類の　項目があります。
・引張強度は材質により決まっています。たとえばばねを引っ張るとあ　る程度までは力を抜けば元に戻りますが、一定以上の力をかけて強く　引っ張ると力を抜いても元にもどりませんよね。前者を弾...続きを読む

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Q保温厚みを計算する方法を教えて下さい

直径1.0m、高さ2.0mのステンレス製竪型円筒容器に入っている50℃の温水を8時間経過しても40℃以下にならないようにしたい。この時の外気温度は20℃と仮定する。これを満足する保温材(例えば硬質ウレタンフォーム等)の厚みを計算したい。非定常状態の伝熱計算で計算するものと思いますが、適当な文献、参考資料、参考書等を推薦して戴ければ幸いです。積分計算は不得手なので具体的な数字が入った例題があると非常に判り易いです。宜しくお願いします。

Aベストアンサー

保温の計算で検索すれば、複数のサイトが出てきます。
計算方法を詳しく書いたものもあります。
中には、計算までしてくれるフリーウエアもあります。

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Q静的荷重を受ける部材の強度計算方法について

kougakubuです。
掲題の計算方法について質問です。
3枚のステンレス製(SUS304)の板材を用意し，1枚がテーブル，2枚が足です。これらをボルトで固定しテーブルにします。テーブルの上には５０kg程の重い機械を設置します。モーメントが釣合うように真中に機械は設置。このような静的荷重を受ける条件で部材の強度計算するにはどのような計算式があるのでしょうか？具体的には，テーブルに使用する板材の横幅は３００mm位，奥行きは５０mm位のものを使用するのですが，その時の最適な板厚を計算したいのです。なお，簡単にするため足に使用する2枚の板材の板厚も同じ値にしようと考えています。
　人命などに危険を伴う機械であるため，強度計算が必要不可欠です。安全率なども考慮すべきかと思います。どうかご教授ください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

●ご質問中の「強度」とは、「部材が千切れたり部材接合部が剥がれたりする、いわゆる［破壊の強度］を指す」ものと理解して、以下ご参考になりそうなことを申し上げます。要点は、「強度と剛性は別物だ」ということです。

（１）まず、強度計算の前に剛性の検討が必要だと思います。実用的な観点からは、重いものを載せたとき、脚などがヘナヘナ曲がったりしては役に立ちません。そのため、予定荷重でテーブルがどの程度撓むのかを、まずチェック（剛性の検討）するわけです。具体的には、たとえば、「予定最大荷重を加えたとき、１mm以上撓まないこと」、のような実用条件を与えて、構造や部材の寸法を決めます。実際上は、類似例から適当な構造と部材寸法を暫定的に決めて、それについて撓み検討をするのがよいでしょう。

（２）撓み量が、与えられた条件以内であるような剛性を持つ構造と部材寸法が、（１）の結果決まったら、その構造と寸法での強度（壊れてしまうかどうか）を確認します。多分、その寸法のままでも、安全率を含めて充分な強度が得られている筈です。

（３）安全率の設定には、法律規定も含めいろいろな要素がからむので、構造設計の専門家のアドバイスが必要でしょう。たとえば、誤って所定位置でないところに機械を載せたらどうなるか・機械は載せたり降ろしたりを頻繁に行うのか・部材の接合強度のばらつきはどう考えるか、など一般論としてはきりがありません。人命にもかかわる機械に使うとのことですので、これらを取捨選択するには、使い方（使われ方）も提示したうえで、専門家のアドバイスを得ることが必要でしょう。

●撓み量の計算式や強度の計算式は、私にとって専門外ですので、式の提示という点ではお役に立てません。しかし、上に述べたような考え方で、数値的にご検討されるのがよいと思います。強度だけで決めてしまうのは実用的でないので、老婆心ながら筆をとらせていただきました。例えば、手すりを考えてください。あれほど太くなくても、人間がぶら下っても切れることはないはずです。しかし、掴まえた手すりがフニャフニャしていては、（切れることが無くても）手すりとしては頼りになりません。

●計算式が提示できないという点で、「自信なし」としておきました。

以上ご参考になれば幸いです。

●ご質問中の「強度」とは、「部材が千切れたり部材接合部が剥がれたりする、いわゆる［破壊の強度］を指す」ものと理解して、以下ご参考になりそうなことを申し上げます。要点は、「強度と剛性は別物だ」ということです。

（１）まず、強度計算の前に剛性の検討が必要だと思います。実用的な観点からは、重いものを載せたとき、脚などがヘナヘナ曲がったりしては役に立ちません。そのため、予定荷重でテーブルがどの程度撓むのかを、まずチェック（剛性の検討）するわけです。具体的には、たとえば、「予定最大...続きを読む

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Qカーボン抵抗の抵抗値について

大学の実験で、ホイートストンブリッジを使用してカーボン抵抗の抵抗値の温度変化を調べたのですが、
カーボン抵抗の抵抗値を測定する上で、水中に抵抗を入れ、温度を上げていき、抵抗値の変化を調べました。
そこで、室温と水中とで温度が同じでも抵抗値が異なったのですが、その理由がわかりませんので、教えていただければありがたいです。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

二つぐらい思いつきました。

(1) 水も少しは電気を流すため。
水を通る分電流が少しだけ多く流れるので、電気抵抗の測定値は水の中のほうが小さめにでます。

(2) 水と空気では熱の伝わり方が違うため。
抵抗器と周囲の温度が常に等しければこの効果はありませんが、実際には抵抗器は発熱するので、周囲の温度のほうが低くなります。
抵抗器から周囲に熱が逃げますが、多分水のほうが逃げやすいので、そのほうが抵抗器の温度は早く周りの温度に近づきます。
温度が高いほうが抵抗は大きくなるので、冷却が比較的速やかでない空気の場合は、抵抗値は高くなります。

これら(1)と(2)は、どちらも水のほうが抵抗値が小さくなるので、他の理由がなければ、そうなりますね。

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