ボルト締結部の締付け線図【材料力学用語辞典】

材料力学用語辞典では、材料力学で出てくる専門用語を分かりやすく紹介しています。今回の用語は「ボルト締結部の締付け線図」です。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

ボルト締結と締付け線図

複数の部材をボルトとナットで固定する方法をボルト締結といいます。ボルトを締め付けると、ボルトには引張の軸力が生じ、被締結体（ボルトとナットで挟まれる部材）にはその軸力と釣り合う圧縮力が作用します。

締付け線図は、ボルトと被締結体それぞれの荷重-変位関係を1枚のグラフに重ねて表した図です。ボルトは引張力が作用して伸び（右上がりの直線）、被締結体は圧縮力が作用して縮む（右下がりの直線）という関係を可視化しています。なお、被締結体の荷重-変位関係は、向きや原点を変更して表示します。

締付け線図で見る荷重分担

ボルト締結の大きな特徴として、締結部に外部から荷重Wが加わるとき、その荷重をボルトと被締結体で分担して受け持つことができます。締付け線図を使うと、ボルトが受け持つ力W1と被締結体が受け持つ力W2の大きさや伸び量をグラフから読み取ることができます。

荷重の分担比は、ボルトと被締結体それぞれの剛性（グラフの傾き）に依存します。ボルトが硬いほど（傾きが大きいほど）ボルトが多くの荷重を担い、被締結体が硬いほど被締結体が多くの荷重を担います。締付け線図を活用することで、設計段階でボルトの安全性を確認できます。

まとめ

• 複数の部材をボルトで固定する締結方法をボルト締結と言い、ボルトに引張の軸力、被締結体に軸力と釣り合う圧縮力が作用する状態で用いられる。
• ボルト締結では、締結部に作用する荷重をボルトと被締結体で分担して受け持つことができる。
• ボルトと被締結体の荷重-変位関係を表す図を締付け線図と言う。ボルトと被締結体が受け持つ力の分担など、ボルト締結の力学的な特徴を可視化できる。

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