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コイルバネのたわみとひずみの関係について教えていただきたいで・・・

キーワード
コイルばね
たわみ
計算式
圧縮コイルばね
ひずみ

【ご相談内容】 ばね初心者

コイルバネのたわみとひずみの関係について教えていただきたいです。
コイルバネのたわみ量から素材のひずみを求めたいと考えているのですが、はっきりとした計算式が見つかりません。
材料系の話になってしまうのですが、回答していただけると幸いです。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ご質問ありがとうございます。
圧縮コイルばねは、基本的にねじり応力が作用するため、ひずみについては、せん断ひずみとなります。
そのため、せん断ひずみの導出方法について回答します。

せん断ひずみを求めるにあたっては、せん断応力が必要となります。
せん断応力とせん断ひずみの関係式は、
τ=G*γ
τ:せん断応力、G:横弾性係数、γ:せん断ひずみ

せん断応力を求めるにあたっては、荷重を求める必要があります。
コイルばねの形状からばね定数を算出し、任意のたわみから荷重を計算する方法、
さらにせん断応力を計算する方法については、弊社HPのコイルばねの技術・計算情報をご確認ください。
せん断応力がわかれば、上記の式よりせん断ひずみが求まります。

弊社HPの弊社HPのコイルばねの技術・計算情報に記載されているねじり応力τoは、
円断面の真直棒をねじった時のせん断応力の値と同様の値です。

ねじり修正応力τは、圧縮コイルばねの曲率を考慮し、さらに負荷される荷重によるねじり
モーメントとだけでなく、その荷重による素線へのせん断力を考慮するために、修正係数κを
τoにかけて算出した。コイル内径側のせん断応力となります。内径側としているのは、
コイルばねは、通常コイル内径側のせん断応力が一番高くなるためです。
修正係数κの第一項が曲率を考慮した項、第二項が素線に直接作用するせん断力を考慮した項になります。

もし、コイル外径の修正せん断応力が必要な場合は、HPのκのかわりに以下の係数をかけて下さい。
(4c+1)/(4c+4)-0.615/c

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