まずは↓の図の濃い緑色の微小面積 を求めましょう。 となりますね。あとで使います。 続いて↓の図の濃い緑色の微小面積 を求めましょう。 となりますね。これもあとで使います。 それではいよいよ断面二次モーメントの公式 に代入していきましょう。 z軸に関する断面二次モーメント は、 さきほどの の値をそれぞれ代入すると、 これでz軸に関する断面二次モーメント が求まりましたね。 次は の項を求めましょう。 断面一次モーメントを求めておく は重心Gの 方向の距離のことでしたね、別名「 断面一次モーメント 」と言います。 断面一次モーメント の式は↓のようになります。 断面一次モーメントの計算 まとめると、 ★断面二次モーメント:2乗の式 ★断面一次モーメント:1乗の式を面積で割る 似たような感じなので覚えやすいですね。 実際に断面一次モーメントを求めると、 そして、さきほどの の値をそれぞれ代入すると、 したがって、↓の式に注意すると 図心を通るz'軸(中立軸)に関する断面二次モーメント は、 図心を通るz'軸(中立軸)に関する断面二次モーメントを求めよう したがって、求めたい 図心を通るz'軸(中立軸)に関する断面二次モーメント は、 断面二次モーメントの求め方まとめ 複雑な断面二次モーメントの求め方は理解できたでしょうか? 大事なことをもう一度まとめますと、、、 ★平行軸の定理を使うと複雑な形状の断面二次モーメントも求めることが可能。 また 材料力学を勉強する上でおすすめの参考書を2冊 ご用意しました。 「マンガでわかる材料力学」は、kindleバージョンもあって個人的におすすめ。iPadとの相性も◎ 末益博志, 長嶋利夫【著】オーム社出版 マンガシリーズに材料力学が登場!変形や強度を考えてみよう! こちらは材料力学のテスト勉強に最適です 尾田十八, 三好俊郎【著】サイエンス社出版 大学のテスト勉強に最適! 流体力学第9回「断面二次モーメントと平行軸の定理」【機械工学】 - YouTube. ☆ iPadがある大学生活のメリット10選はこちらの記事よりどうぞ iphoneとiPadの2台持ちが超便利な理由10選!【iPadを5年以上使っています】 他の材料力学の問題をたくさん解説しています↓↓ 材料力学以外にも、工学部男子に役立つ情報を書いているのでそちらもチェック!⇩ また、解説してほしい材料力学の問題がありましたら Follow @OribiStudy のDMでご連絡ください。ありがとうございました。
今回の記事では、 ◆断面二次モーメントの求め方が知りたい。 ◆複雑な図形だと断面二次モーメントが分からなくなる。 ◆平行軸の定理がイマイチ使い方が分からない。 といった方向けの内容です。 前半パートでは断面二次モーメントの公式のおさらいや平行軸の定理 を説明しています。 そして、 後半パートではT字型断面の断面二次モーメントを求め方 を説明します。 それでは材料力学の勉強頑張っていきましょう。 ちなみに今回解説する問題は、↓の教科書「 改訂新版 図解でわかるはじめての材料力学 」のp. 101の内容です。 有光 隆【著】 技術評論社出版 おりびのブログで多数解説記事・動画アリ YouTubeでも解説動画ありますのでぜひ。 断面二次モーメントの求め方ってどんなの?
任意の軸を設定し、その任意軸回りの断面2次モーメントを求める まず、任意の z 軸を設定します。 解答1 では、 30mm×1mmの縦長の部材の中心に z 軸を設定 してみましょう。 長方形の図心軸回りの断面2次モーメントは bh 3 /12 で簡単に求められるので、下図のように3つの長方形に分類し、 z 軸から各図形の図心までの距離 y 、面積 A 、各図形の図心軸回りの断面2次モーメント I 0 、z軸回りの断面2次モーメントを求めるためにy 2 Aを求めます。 それぞれ計算しますが、下の表のように表すと簡単にまとめられます。表では、図の 下向きを正 としています。 この表から、任意軸として設定したz軸回りの断面2次モーメント I z を算出します。 I z = I 0 + y 2 A =4505. 83 + 14297. 5 =18803. 333 [cm 4] 2. 図形の図心を求める 次に、図形の図心を求めていきます。 図形の図心を算出するには、断面1次モーメントを用います。 図心軸の z 軸からの距離を y 0 とし、 z 軸に対する断面1次モーメントを G z とすると、以下の式から y 0 の位置が算出できます。 y 0 = G z / A = ∑Ay / ∑A =-245 / 130 =-1. 初心者でもわかる材料力学8 断面二次モーメントを求める。（断面一次モーメント、断面二次モーメント）. 88461 [cm] すなわち、 z 軸からマイナス向き(上向き)に1. 88cmいったところに図心軸 z 0 があることがわかりました。 3. 1,2の結果から、図心軸回りの断面2次モーメントを求める ここまで来ると後は簡単です。 1. で使った I z = I 0 + y 2 Aを思い出しましょう。 これを図心軸回りの断面2次モーメント I z0 に適用すると、以下の式から図心軸回りの断面2次モーメントを算出できます。 I z0 = I z – y 0 2 A =18803. 33 – 1. 88461 2 ×130 =18341. 6 [ cm 4] ということで、 正解は18341. 6 [ cm 4] となります。 ※四捨五入のやり方で答えが少し異なることがありますが、ここでは厳密に定義していません。 解答2 解答2 では最初に設定する z 軸を 解答1 と異なるところに設定して計算していきます。 計算の内容は省略しながら書いていきます。流れは 解答1 と全く同じです。 任意の z 軸を、 1mm×40mmの横長の部材の中心に設定 します。 解答1 の計算の過程で気付いた方も多いと思いますが、 分割したそれぞれの図形(この問題で言う①②③)の図心を通る軸を設定すると、後々計算が楽になります 。 先程と同じように、表にまとめてみましょう。ここでも、下向きを正としています。 この表を基に、 z 軸回りの断面2次モーメントを求めます。 =4505.
断面二次モーメント(対称曲げ)の計算法 断面が上下に対称ならば,図心は断面中央であるから中立軸は中央をとおる. そして,断面二次モーメント I は,断面の高さを h ,幅を b ( z の関数)とすれば, 断面係数は,上下面で等しく である. 計算例] 断面が上下に非対称なときは,次の平行軸の定理を利用して,中立軸の位置,断面二次モーメントを求める. 平行軸の定理 中立軸に平行な任意の y ' 軸に関する面積モーメントおよび,断面二次モーメントを S ' , I ' とすれば ここで, e は中立軸 y と y ' 軸との距離, A は断面積 が成立する. 証明 題意より,中立軸からの距離を z , y ' 軸からの距離を z とすれば, z = z + e 面積モーメントの定義より, 断面二次モーメントの定義より 一般に,断面二次モーメントは高さの三乗,断面係数は高さの二乗にそれぞれ比例するのに対し,面積は高さに比例する.したがって,同じ断面積ならば,面積すなわち重さが一定なのに対し, すなわち,曲げ応力は小さくなり,有利である.このことは, すなわち,そこに面積があっても強度上効果はないことからも推測できる. 例えば,寸法が a × b ( a > b )の矩形断面の場合, a が高さとなるように配置したときと, b が高さとなるように配置した場合を比べれば,それぞれの場合の最大曲げ応力 s a , s b の比は となり,前者の曲げ強度は a / b 倍となる. また,外径 D の中実円形と,内径 をくり抜いた中空円形断面を比較すれば,中空円形断面と中実断面の重量比 a ,曲げ強度比 b は, となり,重量が 1/2 になるのに対し,強度は 25% の低下ですむ. 断面二次モーメントとは？1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式、たわみとの関係. 計算例]
Introduction to theoretical physics ^ A. R. Abdulghany, American Journal of Physics 85, 791 (2017); doi:. ^ Paul, Burton (1979), Kinematics and Dynamics of Planar Machinery, Prentice Hall, ISBN 978-0-13-516062-6 ^ a b T. Kane and D. A. Levinson, Dynamics, Theory and Applications, McGraw-Hill, NY, 2005. 関連項目 [ 編集] クリスティアーン・ホイヘンス ヤコブ・スタイナー 慣性モーメント 垂直軸の定理 ( 英語版 ) 剛体力学 ストレッチ則 ( 英語版 ) 外部リンク [ 編集] ウィキメディア・コモンズには、 平行軸の定理 に関連するカテゴリがあります。 Parallel axis theorem Moment of inertia tensor Video about the inertia tensor
前回で理解されたであろう断面二次モーメント の実際の求め方を説明していく。 初心者でもわかる材料力学7 断面二次モーメントってなんだ?
質問日時: 2011/12/22 01:22 回答数: 3 件 平行軸の定理の証明が教科書に載っていましたが、難しくてよくわかりませんでした。 できるだけわかりやすく解説していただけると助かります。 No. 2 ベストアンサー 簡単のために回転軸、重心、質点(質量m)が直線状にあるとして添付図のような図を書きます。 慣性モーメントは(質量)×(回転軸からの距離の二乗)なので、図の回転軸まわりの慣性モーメントは mX^2 = m(x+d)^2 = mx^2 + md^2 + 2mxd となりますが、全ての質点について和を取ると重心の定義からΣmxが0になるので、最後の2mxdが和を取ることで0になり、 I = Σmx^2 + (Σm)d^2 になるということです。第一項のΣmx^2は慣性モーメントの定義から重心まわりの慣性モーメントIG, Σmは剛体全体の質量Mになるので I = IG + Md^2 教科書の証明はこれを一般化しているだけです。 この回答への補足 >>全ての質点について和を取ると重心の定義からΣmxが0になるので 大体理解できましたが、ここの部分がよくわからないので教えていただけませんか。 補足日時:2011/12/24 15:40 0 件 この回答へのお礼 どうもありがとうございました! お礼日時:2011/12/25 13:07 簡単のため一次元の質点系なり剛体で考えることにして、重心の座標Rxは、その定義から Rx = Σmx / Σm 和は質点系なり剛体を構成する全ての質点について取ります。 ANo. 2の添付図のx(小文字)は重心を原点とした時の質点の座標。 したがって重心が原点にあるので Rx =0 この二つの関係から Σmx = 0 が導かれます。 これを二次元、三次元に拡張するのは同じ計算をy成分、z成分についても行なうだけです。 1 No. 1 回答者: ocean-ban 回答日時: 2011/12/22 06:57 お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて! gooで質問しましょう! このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています
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