| 研究概要 |
かみあいねじ部が“抜け"て締結機能が喪失するねじ山のストリッピングは,大事故に繋がる可能性が高く,その防止は極めて重要である。初年度には,過去に事故例が報告されている“動的荷重下におけるストリッピングが実際に起こるかどうか",また“起こるとすれば,その発生条件"はどのようなものかを調べるための研究を行い,その結果,ナットの高さが低い場合に動的荷重下において,ストリッピングが起こり,通常のボルトの疲労強度(ねじ部の破断)も低下することを見出した。そこで今年度は,“動的荷重下におけるストリッピングの発生メカニズム"を解明するために,1.有限要素法によるかみあいねじ部の応力解析(継続),2.めねじ部品の仕様(ナット高さ,二面幅,材質)を変化させた静的及び動的破壊試験,3.非接触型変位センサによるかみあいねじ部の膨張変形測定を実施した。
応力解析では,弾性三体接触問題が解析できる新しいFEMプログラムによって計算を実行し,ナットの膨張によって応力集中及び荷重分担率の両方が緩和され,同時に,第一ねじ部のひっかかりの高さの減少(せん断面積の減少)が起こることを確認した。一方,測定において,負荷の初期段階で,計算では予測されない非線形の変形挙動が確認され,このことが静的ストリッピング強度に影響を及ぼしている可能性がある。
動的破壊試験では,鋼製ナットの高さを低くした場合に,ボルトねじ山のストリッピングが,アルミ合金製ナットを用いた場合にナットねじ山のストリッピングが発生したが,前者では,ねじ谷底に通常の疲労き裂が発生したものがある。したがって,この場合のストリッピングが単純な疲労によって起こったのではなく,静的強度の低下が真因である可能性が確認でき,このことから,そのメカニズムを探るための大きな手掛かりを得た。
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