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機械構造物の結合部分の合理的な強度設計を行うには、結合面における実際の接触圧力状態を正確に把握することが非常に重要である。本研究では、接触面における超音波の反射波特性を利用し、二層平板のボルト結合体および二層円筒の接触圧力を、結合状態のままで定量的に測定する方法を検討した。以下に行った実験と得られた実験結果を示す。
1.接触圧力を定量的に測定するために、まず接触面が平面と曲率を有する種々の接触部表面あらさの較正ブロックを圧縮し、これに取付けた垂直探触子によって、接触圧力と接触面における反射波および底面からの反射波の音圧との関係からなる較正曲線を測定した。得られたそれぞれの較正曲線はほぼ直線状になり、しかもその変化割合は接触部表面あらさが大きくなると少なくなることがわかった。
2.二層からなる長方形板と有孔円板のボルト結合体、および曲率を有するボスとブッシュからなる二層円筒の接触圧力を、一方の板上あるいはボス上に取付けた垂直探触子によって接触面における反射波および底面からの反射波の音圧を測定し、これらの測定結果を較正曲線の結果と比較して接触圧力分布を算出した。得られた実験結果を解析結果に基づいた計算結果と比較検討した所、ボルト結合体の場合は両結果がかなりよく一致したが、二層円筒の場合はまだ良い値を得られていない。
3.二層円筒の測定誤差の原因には、ボスとブッシュ間の接触面部表面あらさと曲率が均一にラップ加工できていないことが指摘できる。
4.以上の結果より、結合状態にある二層平板の接触圧力測定に対しては、本測定法の実用性が明らかになった。今後は二層円筒の接触圧力測定をさらに検討し、実用性の向上を計りたい。
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