動荷重係数による衝撃力評価法
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[1]ステップ荷重
ステップ状荷重の荷重関数はx > 0
のとき, f ( t
)= 1 ,x < 0
のとき, f ( t
)= 0 であり,前出のように
これらを図示すれば上図のようであり,DLFmax = 2である.
[2] ランプ状荷重
ランプ状荷重の荷重関数は
であるから
変数変換t = t1t , x =
t1 y , dx = t1
dy とおいて
第1項の積分は
また,第2項の積分は,第1項の関数をt = 1ずらしたものとの畳み込みであるから*),
したがって,
そして,固有周期をT = 2p
/ w,立ち上がり時間と固有周期との比をa = t1
/ Tとおけば,w t1 = 2pa であるから
DLF及びその最大値とa との関係は上図のようになる.図を見れば立ち上がり時間が固有周期以上であれば,動荷重係数の最大値はほぼ1になる.すなわち,荷重の立ち上がりを緩やかにすれば,動的応力は静的応力に一致する.
[3]
矩形状荷重
矩形状荷重の荷重関数は
であるから
前問と同様t = t1t , x =
t1 y , dx = t1
dy とおいて
さらに,T = 2p
/ w,そしてt1 = aT とおけば
DLF及びその最大値とa との関係は上図のようになる.図を見ればa が 0.5 ,すなわち,持続時間が固有周期の1/2以上有ればDLFは2となり,ステップ荷重の場合と同じになる.
[4] 三角形状荷重
三角形状荷重の荷重関数は
であるから,
前と同様の変数変換を用いて
第1項の積分は前述のように2{t -
sin(
2pat ) / 2pa }である.第2項は第1項の2倍をt = 0.5ずらしたもの,第2項は第1項をt =1ずらしたものであるから,DLFは次のようになる.
DLF及びその最大値とa との関係は上図のようであり,[2]と[3]の特徴を併せ持ったものとなる.
注*)今,任意関数g( t ) とf ( t ) との畳み込み積分を
と置く.そうすれば,g(t) と,f (t ) をt1 ずらしたH(
t - t1 )・f (
t - t1 ) との畳み込み積分
は次のようになる.
H ( t ) はステップ関数であるから
のとき上式の被積分関数は0であり,有効な積分範囲は0 < y
< t - t1 となる.したがって,
となるから,
である.すなわち「 f (t ) をt1 ずらした関数との畳み込み積分はf ( t ) との畳み込み積分をt1 ずらしたもの」となる.