ボルト締結体の座面応力解析および特性評価

keywords.jpgボルト,座面応力,ボルト軸力低下,へたり 

澤 俊行 

TOSHIYUKI SAWA

division.jpg工学研究院 機械システム・応用力学部門 設計工学講座

position.jpg特任教授

共同研究者 : 関口泰久、大宮祐也

研究概要

研究の背景

高強度ボルトの使用に伴う、ボルト締結体座面の塑性変形(へたり)およびそれに基づくボルト軸力低下を考慮した、より合理的なボルト締結体の設計指針の確立のため。

研究内容

ボルト締結体の座面の塑性変形(へたり)状態を有限要素法解析を用いて調べ、さらに締結体に外力が作用した時のへたりの進展およびボルト軸力低下量の推定方法,さらにこれを考慮した初期ボルト締付け力の設定方法について検討した。また、平座金の厚さが座面のへたりに及ぼす影響についても検討した。

成果

へたりによりボルト軸力低下が生じるようなより大きな初期ボルト締付け力で締結した場合でも、より大きな締結力を保持できることが分かった。被締付け物座面のへたりを小さくするには現行のJIS規格における平座金厚さは薄いことを示した。従って,座面保護の観点からはより厚い平座金を用いるべきである。

実用化に向けて(想定業界・用途、課題、企業への期待など)

高温条件下における座面クリープ等その他の因子がボルト軸力低下に及ぼす影響を今後明らかにする必要があるが、自動車等の設計時のより合理的なボルト選定の指針確立に貢献できると考えられる。

本研究の特徴・優位性

座面のへたりが生じてもより大きな締結力を保持できるという結果は、ボルト締結体の合理的設計にあたり大きな知見を与えている。

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Toshiyuki Sawa, Yuya Omiya & Kengo Kuwaki, FEM Contact Stress Analysis at the Bearing Surfaces in Bolted Joints With Washer Under Tensile Loadings, PVP2013-97830 , ASME

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