割り算について(機械設計者の常識かぁ？)答え200502231.html
割り算について(機械設計者の常識かぁ？)答え
問題は
理由と根拠をおたずねしたいのです
割り算の仕方考え方を聞いて居ります
では 問題です
下図 体重70(kg)の女性が30(kg)の荷物(図はおにぎりですが）を持って合計重量100(kg)で
４本脚のベンチに腰掛けています
ベンチの脚 １本に加わる荷重は設計上何キロと見たらよいでしょうか
ベンチの幅は100（cm）奥行き50（cm） ベンチ重量は無視します
(ご注意 上図登場人物は 私目と全く関係の無い 架空の人物図であります(*^_^*)
又 30(kg)のおにぎりですが こんな物は日本に有りませんが 仮定したものです ）
答え
W=W0/nk=100/(4x0.7)=35.7(kg) となり 別に数値を変えても良いとなります
W0：総負荷(kg)
W：１本に加わる荷重は設計上荷重(kg)
n：ベンチの脚数（本)
k：荷重係数（-)
説明
１．中央に座ってW=W0/n で持ったとして
くしゃみをして ベンチがつぶれたとします
『このベンチは くしゃみ をしたら つぶれた 誰が設計した！』と
言われるのを 防ぐのは 安全率や 許容応力の問題で
本問題の趣旨からはずれます
本問題は
１本に加わる荷重は設計上何キロ(kg)を計算します
２．荷重を本数で割る割り算なのですが
W=W0/n などは こと機械設計では ほとんど有りません
ただ数字を割るのは お金の計算や 算数なのであります(*^_^*)
荷重は 動いていたり 変動したり 振動や 衝撃が有ったりします
２．１ 分子について
体重70(kg)の女性を W=70(kg) と するのは可笑しいと言っています
日によって体重は変わる物だし
時間によって 食後と トイレ後で 体重は異なります
まして 女性の場合
７４(kg)を 約７０(kg) と言ったりしかねないですよね
まあ 常識的には 74.9(kg) から 65.1(kg)
を 約70(kg) いうのが普通と思うのに
65.1(kg)の女性は 絶対 70(kg) と言いません 65(kg)以下と言います(-_-;)
決して この場合
約70(kg)ですよね などと 女性に向かって
口が裂けても言ってはいけません
65.1(kg) の場合 「64.9(kg) ですよね！」って言うのを小堀設計では基準としています(*^_^*)
すると 貴方は 問題の 体重70(kg)の女性を
W=70(kg) としませんでしょ(*^_^*)
(ご注意 上図登場人物は 私目と全く関係の無い 架空の人物の体重であります(*^_^*) )
別に人でなくても バケツでも良いのです
１００(kg)容量のバケツを テーブルにおいたとします
こんなの １００(kg)いつもあると思えません
１１０(kg)かも知れませんし ９０(kg)かも知れません－－－－バケツ等は最大１５％見ます 一杯のバケツ(バケツ容量)についてを参照
要するに 荷重は変動するのは 当たり前なのです
もちろん 今の場合もです－－－－－①
２．２ 分母について
又 座る場所なども
ベンチの幅は100（cm）奥行き50（cm）の中央に座ると
EIが同じであると 反力は距離に比例するので
当分となり W0/4 となりますが
そんなの 中央に座ることは １／１０００も有りません
今の場合 お尻の臀部の山のピッチが２０（cm）はある
など 女性に向かって言うことは 禁句です
それで
体を傾けると 今の場合 ２０（cm）はずれると 思います
となります
別に人でなくても バケツでも良いのです
中央に バケツを おいてくれると 限りませんよね
１割はずれます－－－－バケツ等は最大１５％見ます 一杯のバケツ(バケツ容量)についてを参照
１５％を越えると 置き方が悪いと注意します
要するに 設置場所は変動するのは 当たり前なのです
もちろん 今の場合もです －－－－②
２．３ 割り算について
分子,分母は①②によって変わります
①②によってです
この ①②は 現状へのマッチングの数値です
現状を計算式 W=W0/n にするには 無理が有るからですよね
そこで
k：荷重係数（-)を 分母に入れるのが一般的です
もちろん １／kを 荷重比として も良いですよ 貴方の好きにすればいいです
３．k：荷重係数（-)
さて この係数は
荷重は 50(kg)でも ８８８(kg)でもいいです
割合を問題とします
ベンチの足は ２本でも ６本でも 良いのです
足までの剛性比の割合を問題とします
今 ２点支持で スパンL1,L2を変化させて 重量１００(kg) と 一割増の１１０(kg) を変化させた
反力R1,R２を計算しました
３点支持でも４点支持でもN点支持でも良いのですが ２点支持がもっとも大きく変化し安全側となります
重量１００(kg)100(cm)は １００％と数字が同じなので１００(kg)100(cm)としただけです
寸法割合５０(cm)+５０(cm)=100(cm)は
別に４０(cm)+６０(cm)=100(cm)でも７０(cm)+３０(cm)=100(cm)
でも 割合のため同一となります
お暇な方は 計算してくださいませ－－－比率反力に対して同一比率変動します
スパンと荷重を変化させた割合 k1,k2=1との比較は
W=W0/(nk) の
kは下表となります
０．０５で 切り上げると
kは
となります
３．１ 係数の使い方
すると 私は
①を→W0の変動を １．１倍
②を→配置の位置を １．２倍と見たので k=0.7 と したので有って
貴方が いいえ W0は たとえば 仕様書に １．０５と書いてあるので守るとか
お尻の臀部の山のピッチが２０（cm）はあるので 1+20/2/100=1.1と判断するなら
k=0.８５ となります しかもこの値は 判断に対して安全側です
現実とのマッチングを 貴方が決めるのであります
だから 数字は設計者が決める物で 貴方の判断となります
W0=100(kg)
n=4（本)
W=W0/n =100/4=25(kg) は 算数の計算上の割り算なのです－－－－③
W=W0/nk=100/4x0.7=35.7(kg)が 設計上の割り算です－－－－－－④
私目のです
③は誰がやっても同じ結果となりますが
④は 人によって答えが変わりますよね
ここに 技術力判断力の差が有るわけです
数字を入れたら答えが出るのは 算数の計算上の割り算なのです
本や教科書は ほとんどこの 計算上の割り算をやっています
現実には そんな物は無いのです 見たこと有りません(*^_^*)
たとえば σ=W/A なんて式が有りますよね
計算は 誰でも出来ます－－－－－⑤
しかし 設計上の割り算を
ぱっと的確に出来るのは １０年ほど掛かるのです－－－－－⑥
設計歴 １０年 32才あたりになっても 時々間髪なく数値で言えない人が居られます
全く恥ずかしいと 思っていません
それは ⑤レベルなのです
そうなのです たとえば
下位バージョンのCADでは 上位バージョンのCADは見えませんが
上位バージョンのCADでは 下位バージョンのCADはよく見えますよね
⑥のかたは⑤の方を見えますが
⑤のかたは⑥の方を見え全く見えません
それで
⑤の方が σ=W/A 応力計算ぐらい出来ますよ などと言ってると
⑥の方が 「ああ そうですよね」などと会話するわけです
ああ この人 まだ 割り算が出気ないなぁ～
中学を出ても 高校をご卒業しても 大学をしても キャリア採用されても
小学校で覚えた 割り算が 出来ないんだなぁ～
「そうなんや」って 思われるわけです
こんなの数値で言えるようになるべきです
全部は覚えませんが
| 荷重・スパン変動想定％値 | k | |
| 荷重５％+スパン５％ | 0.9 | |
| 荷重10％+スパン１0％ | 0.8 | |
| 荷重15％+スパン15％ | 0.7 |
上表なら 覚えなくても 頭に入りますよね －－－1-荷重％-スパン％で良いわけです(^O^)
(注意
記号説明等
W0:仕様重量(kg)
kw:荷重想定変動量(1+割)-----kw:INP.------k1に相当
W:設計想定重量---W=kw*W0
L:スパン(mm)
La,Lb:スパンの支点から荷重までの距離(mm)
kp:t荷重位置想定変動量(割)-----kp=p/L-------k2に相当
荷重変動比 k=W/W0=kw(1+kp) 荷重変動係数 1/k とするのが正と思っています
本ページ k→1/kは と読み替えてくださいませm(_ _)m )
５年生(約２７才)では 常識と思いますが
こういう 概念を持っていない人は
かけ算が まず出来ません ので注意しましょう
(今の貴方は σ=W/Aの A(:面積)が多分 出せませんが
又の機会に 正方形１辺の長さ3(mm)の断面積の求め方を書きますので 楽しみにしてくださいませ
なお 考えのかけ算は 組み合わせとやり方を言っています 設計数字のかけ算では有りません)
それは このページの意味さえも理解していないからです
もし 先輩や客先から W=100/4=25(kg)と言われたら
「こんなの 変動の概念がないから だめです」なんて言ったらだめですよね
「そうですよねW=100/4=25(kg)ですよね」っていうのは当然です
これは 算数を言っているので有ります
頭の中は W=100/4k=25/k(kg) 有ることを承知で 返事致します
貴方は設計者なのです
客先の依頼と設計者とは計算が違うからです
機械設計では W=W0/n などの 杓子定規なものは この世に無いとお思い下さいませ
有るのは 概念の場合です 円ドルの価値や 数字とかです
これにて 割り算が出来るようになりました
おめでとうございます
たかが 割り算 されど 割り算 注意してくださいませ
明日の 貴方のために
だって 「いつまでもピカピカの一年生です！」 って 言える立場ですか？－－－だったら良いのですが
設計１年生は基本の基本を覚えてくださいませ －－－「割り算について」
まあ「設計の割り算」と言った方が良かったでしょうか 頑張って下さいませ
－－－－ これにて 割り算は 卒業です－－－－－－－－－－
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追記 人に教えるのは １度にしましょう 笑顔でね
２度言うと この人何言ってるのだろう と 思われるのが落ちなんです
本当は 理解してもらいたいのですが なかなか 理解してもらえないのが 残念です************************************************************************
明日の 貴方のために 頑張ってくださいませ(^_^)/~
４．突然ですが 幸せのアンケート投稿ありがとうございました
20050303 で １０２ヒットとなりました
投稿して頂いた 貴方を 高く評価致しております(^O^)
まだの方は 是非協力してくださいませ(^_^)v