こんにちは!

材料力学の問題を解いていくと、だいたい荷重に対しての応力の値を求める問題が多くあることに気がつきます。

その荷重にも「静荷重」と「動荷重」というように種類があります。

小さくても習慣的な荷重や、長時間繰り返し働く荷重は、材料に大きな負担を与えることがあります。

 

今回のこの記事ではいつも考えている静荷重に加えて、荷重の時間変化についても考えていきましょう。

 

 

 

静荷重とは?

ではまず初めに静荷重について考えてみましょう。

例えば机の上にカバンを置いたとしましょう。

(図)

このように机に置いたカバンの重さは、荷重となって床に外力を与えます。

このとき、机にに働く荷重は時間が経過しても常に一定です。

このような荷重を『静荷重』といい、材料に一番安全で想定しやすい荷重となります。

 

(図)

では次に一定の水量を保つためにこのような仕組みの水槽を考えます。

荷重の大きさは時間経過とともに変動しますが、変化の度合いが少ない今回のような水槽の場合は、材料力学では静荷重と考えます。

 

 

動荷重と衝撃荷重とは

上では静荷重について考えました。

次に今回の記事の本題である動荷重について考えてみます。

 

車が走る高速道路の路面では断続的に外力を受けます。

このような時間経過とともに変化をする荷重を『動荷重』と呼びます

 

また、床に落下物が衝突したときのように、瞬間的に与えられる荷重を衝撃荷重と呼びます。

この荷重は材料にとって最も想定のしにくい危険な荷重です。

 

 

繰り返し荷重について

最後に繰り返し荷重について説明をして終了にしましょう。

機械の規則的な運動などは、材料に周期的に変化する動荷重を与えます。

周期的に荷重の大きさだけが変化する荷重を、動荷重のなかでも繰り返し荷重と呼びます。

この荷重は名前からも想像しやすいですね。

 

その繰り返し荷重の中でも、大きさと向きが交互に変化する動荷重を交番荷重と呼びます。

荷重の例は以下の図のようなものです。

 

 

まとめ

いかがだったでしょうか。

材料力学を学んでいく上でも、問題では主に荷重を取り扱いますが、その荷重にもいくつか種類があることを勉強しました。

静荷重と動荷重、さらに動荷重も衝撃荷重や繰り返し荷重などの種類がありました。

 

今回は動荷重の種類についていくつか紹介しましたが、材料力学や構造力学で問題を解いていくにあたって主に出てくるのは静荷重です。

それは実際の建物にかかる荷重は静荷重が主だからです。

このように荷重の説明記事を読むときや、実際の問題を解いていくときも常に建物ではどのように作用しているのかをイメージしながら進めるようにしてくださいね。

 

今回の記事は以上になります。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。