英文輪読第8回 6月25日


1.鈴木  2.目黒  3.戸松  4.小野崎  5.渡辺  6.AZLI

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鈴木 訳

σは主応力である。 正接のσθとせん断応力τrθは試験片内のいくつかの地点で0である。 X軸を中心とし、荷重のかかっている地点において接線の直径dの円周によってrがdcosθに等しいことを示すことは簡単である。 また方程式5.3.1aによって与えられたσは応力特異性が生じるr=0の地点を除けば円周上のすべての地点で同一である。 (無限の応力と無限の転移) 応力特異性は試験片材料の塑性降伏によって実際のところ避けられる。 それは有限の領域において、くぼみ上の荷重を広げる働きをする。 デカルト座標ではxy平面の応力は以下のとおりである。

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5.3.2 点接触 点接触によって負荷された固体内の応力は原点を除いてブッシーネスクによって算出され、円筒形状の極座標でティモシェンコとグッディアーによって与えられた。

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応力σz、τyz、τzxの表面は0である。 方程式5.3.2aを使うことで算出された応力は図5.3.2に示されている。 方程式5.3.2aでそれを注意し、また後節で示される他の方程式にも注意しよう。 座標rとzは多くの論文では垂直下向きとしてzの値が増加するのが普通であるけれども正数として扱われている。 また、荷重Pは下向きに伸びるように示されており正数である。
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目黒 訳

  ひずみは、以下の式の円筒極座標系であるフックの法則によって得られるそれらの圧力に対応している。

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ひずみ εrとεθは、以下の置換に関連する。

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表面、Z=0において、置換は以下である。

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置換は球面極座標でこのようにして表現されるかもしれません。

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ここで言う所の、Gはせん断の基本単位である。 式5.3.2dはrが無限に近づくとき、UrとUzを0に近づくことをあらわしていることに注意し、したがって、固定点、または、接触点からの距離が比較的大きい、試験片の表面上の点への言及により与えられる事によって置換されることができる。

5.3.3 応力解析と変形
もし接触圧力分布がわかっているなら、表面のゆがみと圧力は、これらの個々の点の接触により生じたことから得られるかもしれない。 図5.3.3に示されているように、座標(r,θ)の表面Gの一般的な点を考えなさい。 私たちは、Gにおいて、放射状で、角度変数である(s,Φ)のローカル座標システムを定義する。 この点からのいくつかのローカルの距離sでは、圧力dPは微小面積に影響する。 対応する点力dPは以下によって与えられる。

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戸松 訳

点dPによってG点における表面のたわみは方程式5.3.2dの変数rをsに置き換えたうzによって与えられる。 点Gにおける表面たわみの合計は各dPにより起こるたわみの合計である。 表面たわみの合計の式uz=f(r,θ)は局所座標やrやθに関するφにより得られる。 従って、rやθに関して方程式5.3.2dに代入すると接地面の部分sを与える。

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もしくは

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ここで留意すべきは局所座標sとφは考慮中である点Gが対称軸r=0にあるときr,θに一致する。 ひずみは方程式5.2.3cとフックの法則からの方程式5.2.3bによって計算されるであろう。 この手順を用いて、たとえば方程式5.2aで与えられた形の圧力分布を示すことができる球状圧子の形で対応する接触円の真下に転移を起こすのを示すことができる。 与えられた圧力分布接地により材料内部の応力の方程式は式5.3.2aによって与えられるブッシーネスク場の重ねあわせから公式化されるだろう。 あるいはまた圧子のため接触円の真下に表面の転移を定め、応力を決めるための積分法を使うかもしれない。
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小野崎 訳

5.4 へこみ応力場 われわれは今実際的関心のへこみ応力場を研究する状況にある。 あとのセクションで誘導なしで公式が示されている。 それは規定の様々な接触圧力分布の試料の内部と表面の両方の点の応力とたわみを与える。 われわれの注目はそれらのへこみ形状のデータが図5.4.1示されていることに集中するだろう。 つまり軸対称の球のシリンダー型のパンチや円錐の厚子。われわれは一様圧力の場合も考慮に入れるべきである。 圧子の弾性特性の役割の詳しい注意点は第6章で論ずる。 提起された式の中の座標rやzは正の数で、正の数zは表面から個体の体積の方向に対応している。 正の値の変位のUzは試料の体積の変位を示している。 正の値の変位のUrは対称軸から離れた変位を示している。 接触圧Pmと接触円の半径は正の数である。 応力に対して負の値は圧縮、正の値は引張を示している。

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渡辺 訳

5.4.1 一様圧力 このような場合、接触圧力分布は単純にP=Pmである。 半径aの円形部分に作用している一様圧力の場合、次の式を得る。

shiki1


接触円内のある点(r,θ)での表面の変位は5.3.3c式の関数P(r,θ)がPmとなることで与えられ、以下の式を得る。

shiki2


ここでの積分は完全な第二種楕円積分である。そして、この解は最も単純な場合を除いて扱いにくいものである。 例えば、中心点r=0で接触している圧子の真下の場合、本来の試料表面について計測される垂直変位は次の式で得る。

shiki3


接触円の端、つまりr=aでは次の式になる。

shiki4


接触円の外側では、垂直変位は楕円積分を用いて計算することが出来る。この解答はこの本の範囲を超えてしまっているが、式の形を示すと次のようになる。

shiki5


試料表面の半径方向や輪っか状の応力は次のようになる。

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接触円の外側では、楕円積分の使用が再び必要となる。 これらの応力は5.4.1e式と導関数の式5.3.2式から計算される。
 
 
 
 
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AZLI 訳

 
 
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