FEMソフトでクリップのかばんを解析する

FEM ソフトでクリップのかばんをӕ析する
ME 5 ハイロル No 37
緒ۗ
毎日、人たちは自分のかばんがひもにクリップがあるもので、つないだり
はずしたりクリップというものである。かばんのひもをはずすため、クリップ
を押して、クリプが出される。今まで、人たちはそのクリップを押すとどんな
荷重が加わる状況と気がつかないかもしれない。
今回用いるソフトは決して新しいものではないが、‫ݗ‬い精度の結果が得ら
れることが期待される。しかしこのソフトにもいくつか問題点が考えられる。
そこで何荷重་かのテーマに基づいてӕ析を行い、得られる結果よりこの FEM
ソフトで応力σx および変位図を求める。
ӕ析のテーマ
現在、クリップを製作することがいろいろな形がある。今回の有限要素のテ
ーマはクリップについてӕ析し、どうۗう状況になるか。いろいろな形を作っ
て、面白いӕ析ができると思う。そして、自分でやってみたいとかんじた。
(a)
(b)
図１クリップの形および寸法
（c）
ӕ析条件
材料：鉄‫ݒ‬
ヤング率：21000 kg/mm2
ボアソン比：0.3
厚さ：1 mm
p
l
sx s 0
p
曲げ応力について
梁の横断面には外力としてせん断力と曲げモーメント使用し、各断面にはせん断力とୟり
合うようなせん断応力と、曲げモーメントとୟり合うような曲げ応力を生じる。曲げ応力
を求めるためには梁の横断面は変形後も平面であると仮定する。この仮定は梁の材ࡐが均
ࡐで、あまり大きくえん曲しない場合にはだいたいただしい。
理論値
クリップ（a）
p = 5 (kgf /mm2 )
l = 50(mm)
b = 1(mm)
h = 50(mm)
s0 =
|M0|
P l
=6 3
Z
bh
=
6¥ 5¥ 50
1¥ 53
= 12 (kgf/mm2 )
クリップ（ｂ）
p = 5 (kgf/mm2 )
l = 60 (mm)
b = 1 (mm)
h = 50 (mm)
s0 =
|M0|
P l
=6 3
Z
bh
=
6 ¥ 5 ¥ 60
1¥ 53
= 14.4 (kgf/mm2 )
クリップ（ｃ）
p = 5 (kgf/mm2 )
l = 60 (mm)
b = 1 (mm)
h = 50 (mm)
s0 =
|M0 |
Pl
=6 3
Z
bh
=
6 ¥ 5 ¥ 70
1¥ 53
(
= 16.8 kgf/mm 2
)
クリプ（a）のӕ析
三つのクリップのӕ析図を示す。それぞれのӕ析図が四種་である。
図１要素の分割図２等応力
図３変位図図４応力σx
クリプ（b）のӕ析
図１要素の分割図２等応力
図３変位図図４応力σx
クリプ（ｃ）のӕ析
図１要素の分割図２等応力
図３変位図図４応力σx
表１実験値と理論値の比Ԕ
クリップ応 σ
力
x(kgf/mm2)
実験値
理論値
a
b
c
図
(kg/mm2)
12
7.32
14.4
8.95
16.8
10.67
10.4
13.21
16.04
C
実験値
16
変位
C
14
変位量（ mm）
2
応力σｘ (kg/mm )
理論値
B
3
A
2
12
B
A
1
2
3
1
2
図１最大応力σx 図２変位図
3
考察
三つのクリップをӕ析することができると思った。各クリップの形を決定した後クリップ
の先端に受ける加重を加わった。それぞれの（a）、（b）、（c）のクリップの姿は違う形
で、ӕ析図面に応力σx,σy および変位図が表れた。三つのクリップを比Ԕし、実験値と
理論値の誤差が小さい。また、次のものを考えたり、想像したりӕ析すると思う。その上
で、自分でやるものを作ったことが完全まで、最‫ݗ‬だと思った。FEM で実験より、全体的
な予想していた結果と誤差が出ることが少なく、良い結果とはいえなかった。このソフト
ではӕ析テーマにかなり制限がされ、複ߙなӕ析は難しいと思われる。しかし、単純なも
のでは分割数を増やすなどして良い結果が得ることもできる。

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