動荷重係数による衝撃力評価法
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衝撃力を受ける物体をばね質量系モデルに置き換えこれに作用する荷重を評価する手法として,次の動荷重係数による評価法がある.

動荷重(時間的に変化する荷重),
 P( t ) = P0 f( t ) (1)
 ここで,P0 :静荷重値,f( t ):無次元関数
が作用するとき,物体には
 
 となる荷重が作用すると考える.
この系をばね質量系に置き換えればDLFは次式で与えられる.
  
 ここで,w はこの系の固有振動数である

∵)荷重P( t )が加わる対象を上図のようなばね質量系と見なせば,ばねのたわみd に関する運動方程式は
 
で与えられる.式(a)をラプラス変換すれば
 
したがって,たわみのラプラス変換解は
 
a
/ ( s2 + a2 ) のラプラス逆変換は, sin at ,ラプラス変換域でのかけ算は時間域では畳み込み積分になるから,式(b)の逆変換は
 
したがって,式(2)となる.

例1]大きさP0のステップ荷重
 
であるからf( t ) ­­­= H( t ) したがって,DLFおよびその最大値は
 
 すなわち,荷重P0がステップ状に加わる場合,構造物には2 P0の荷重が加わる事になる.

注意)この例のように荷重が1度だけ加わる場合は一般に,DLFmax 2であるから,物体に生ずる応力は,荷重が静的に加わるとして求めたものの2倍であるとすれば安全側である.
しかしながら荷重が周期的に繰返す場合には,DLFmax > 2となるから注意を要する.
例えばP = P0 sin w0t の場合は,
 
となり,w = w0 では共振が起き物体内の応力は時間の経過とともに大きくなる*)

 

動荷重係数の計算例

 

*)
  
  
  
  そして,w0 = w のときは
   

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