問題
以下の設例におけるマニホールドに作用する熱応力σを求めよ。
ただし、以下の前提条件に基づくものとする。
マニホールドの全長 L = 150mm
12月の日本の成形工場の室温 = 18℃
使用樹脂 = ABS樹脂
マニホールド鋼材 = S55C
解答例
まず、温度上昇による寸法変化量⊿ｌを以下の計算で求めます。
- ⊿ｌ
- = α・⊿ｔ ・L
α（アルファ）：マニホールド鋼材の線膨張係数（mm/℃）
S55C場合、α = 12×10-6 （mm/℃）と仮定します。
⊿ｔ ： 室温からマニホールド設定温度までの温度変化（℃）
- ∴⊿ｌ
- ＝α・⊿ｔ ・L
- ＝12×10-6×（230－18）×150
- ＝0.3816（mm）
したがって、熱応力σは、
- σ
- ＝ε・E
- ＝⊿ｌ・E/L
ε（イプシロン）：ひずみ（％）
E ： マニホールド鋼材の縦弾性係数（ヤング率）（MPa,またはkgf/mm2）
S55Cの場合、E = 21,000(kgf/mm2 )
⊿ｌ（デルタ） ： 熱膨張長さ（ｍｍ）
L ： マニホールド全長（ｍｍ）
- ∴σ
- ＝ε・E
- ＝⊿ｌ・E/L
- ＝0.3816×21,000/150
- ＝53.424(kgf/mm2 )
- ＝5342.4(kgf/cm2 )