製図検定(技能検定「機械・プラント製図」)の勉強をするにあたり、実際に調べたことを書いていきます。
技能検定についての詳細は、以下の記事も参照ください。
◆技能検定とは?
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◆3級についての詳細
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◆2級についての詳細
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本日は「片持ち梁のせん断力」についてです。
もうすでに、日本語で頼む、なレベルなのですが。
頑張りましょう!
片持ち梁とは
さてさて。
まずは、片持ち梁とは、なんぞやということなのですが。
片持ち梁
かたもちばり
cantileverカンティレバともいう。
通常の梁はその両端で支えられているのに対し,その一端が固定され他端が持出されて自由な状態にある梁のこと。
建物の軒先や玄関の庇などに使われることが多い。
壁面または柱より突出し,その突出部は支える柱を必要としないため,下部に開放された空間 (軒下) をつくる。
なるほど。
要するに、片側だけで支えてる梁、ということですね。
確かに、玄関の上の構造って、そんな感じかも。
(参考)→コトバンク [ 時事問題、ニュースもわかるネット百科事典 ]
せん断力とは
続いて、せん断力について。
剪断力とは、物体にズレを起こす力です。
ハサミで紙を切る時、紙の面に垂直な方向に上下逆方向の力がかかって紙は二つに切れます。
これが剪断力です。さて、物質を引っ張ったり圧縮したりしても、剪断力は発生します。
地震でできる断層を考えてください。
引っ張り力(張力)がかかると、そこでぶつ切りにならず、斜めに断層が走ってズレが生じ断層をはさんで距離が伸びます。
逆に圧縮力がかかると、地面がおし固められて固くならずに、断層で盛り上がったりのめり込んだりして距離は縮みます。このように張力や圧縮力に垂直な向きに反対方向に同時に発生する力が剪断力です。
なぜ起きるか、原理的には、原子の並びを考えた時、
原子間の距離を伸縮させるより、
一旦原子間の結合を切るか、隣の原子と新しい結合を作った方がエネルギーが少なくてすむ事があるからです。物質の中でかかる力を横に流そうとする仕組みがあるので、剪断力は発生します。
なんか、一気に難しくなってきたけども。
要するにポイントは、
「物体にズレを起こす」、「張力や圧縮力に垂直な向きに」、「反対方向に同時に発生する」力だということらしいです。
(参考)→せん断力とはどういういうものですか?わかりやすく簡単に引っ張り... - Yahoo!知恵袋
それなら、せん断力を図に表したらどうなるかというと。
(参考)→公式集−構造計算 片持ち梁 (曲げモーメント、せん断、反力、たわみ・・)
こちらのサイトの図を参考にしていただければと思うのですが。
せん断力は、反対方向に同時にかかる、とのことだったので、力がかかる逆方向に現れます。
そして、かかる力は根本だろうが先だろうが、同じ。
なので、箱型(以下図B)になるわけです。
日本語にするとわかりにくいですが。
図にしてもわかりにくい……(笑)
というわけで。
この図を丸暗記するしかない、文系な私なのでした……
片持ち梁のせん断力をまとめると?
とにかく、試験では上の図が出るようなのです。
先端に集中荷重が作用する片持ちばりでは、せん断力はどの位置でも一定である。
一方、曲げモーメントは先端が0、固定端が最大となる。
なんのことを言っているのか、やっぱりよくわからないのですが。
イメージしやすく言うと、「水泳の高飛び込み」だそうです!(と、先輩に習いました)
飛び込み台に設置してある板は、根元で飛んでもビヨビヨしませんが。
先端で弾みをつけると、ビヨビヨ動きますよね?
板自体の抵抗しようとする力は、どこでも同じはずなのに、根元が固定されているので、実際に曲がるのは先端だけ、ってことです。
つまり、試験ではこのイメージをしつつ。
文章内に図が出ても、それが「せん断力」のものか、「曲げモーメント」のものかで、あっているかどうかが変わるので、注意が必要です!