種々の境界条件下に置かれたねじ締結体の応力解析に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650178
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Technology
• Principal Investigator: 熊野 博之 東京都立科学技術大学, 工学部, 助教授 (70099331)
• Keywords: ねじ締結体 / ボルト軸力 / 中空円筒 / 長方形厚板 / ボルト・ナット / ねじ込みボルト / ばね定数 / 温度変動

Research Abstract

本年度は下記のねじ締結体の応力解析を行った.
(1)ボルト・ナットで初期締付けされた有限長帯板が温度変動下に置かれた場合:
温度変動下でのねじ締結体の特性を把握することを目的とし,アルミニウム製有限長帯板を1組の鋼製ボルト・ナットあるいはねじ込みボルトを用いて初期締付けされた有限長帯板が温度変動する環境下に置かれたときの締結体全体の昇温温度とボルト軸力の変動,被締結体に発生する熱応力,ひずみなどに関して弾性論に基づいた理論と実験の両面より解析を行った.
(2)ボルト・ナットで締結された管フランジ締結体の場合:
(1)鋼製ねじ込みボルトあるいはボルト・ナットで2枚のアルミニウム製管フランジ締結体に全面座金属平形ガスケット,あるいはアスベスト・ガスケットをはさみ,初期締付けされたねじ締結体が環境温度変動下に置かれた場合,被締結体とボルトの熱線膨張係数の差異に起因するボルト軸力の変動分,フランジ面における接触応力分布および被締結体各部に生じる応力,変形を3次元弾性論を用いて解析し,フランジ面の接触応力と内力係数およびボルト軸力との関係を明らかにした.
(2)(1)に対応する実験を行うため,管フランジ締結体を電気炉中に置き,炉中環境温度を常温〜約300℃まで温度勾配一定で変化させ,このときボルトに発生する軸力変動分および被締結体に発生する応力の変動量を高温ひずみゲージを用いて計測した.
(3)(1)によって得られた理論解析結果と(2)によって得られた実験結果を比較検討した.

Research Products

• [Publications] H.KUMANO: "Mechanical Behaviors of Bolted Joints under Steady Heat Conduction" Trans.of the ASME,Journal of Pressure Vessel Technology. 116. 42-48 (1994)
• [Publications] 沢俊行: "熱伝導を受けるねじ込みボルトによる圧力容器ふた締結体の特性" 日本機械学会論文集C編. 60. 3484-3491 (1994)
• [Publications] T.SAWA: "Behavior of a Taper Hub Flange with Bolted Flat Cover in Transient Temperature Field(The Case Where Tap Bolts Are Used)" ASME Advanced Computer Applications. 274. 83-90 (1994)
• [Publications] H.KUMANO: "The Characteristics of Bolted Joints under Thermal Changes" ASME Current Topics in Computational Mechanics. 305. 125-132 (1995)
• [Publications] 風間稔: "引裂き荷重を受けるフィラー・プレートを用いたねじ締結体の応力および変形解析" 東京都立科学技術大学紀要. 9. 9-17 (1995)