JP2020139521A - 接合構造 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る接合構造の断面図である。図1に示されているように、第1の実施形態に係る接合構造1は、鋼板21(第1の部材)と鋼板22(第2の部材)との間に形成される。鋼板21には貫通孔21A(第1の貫通孔)が形成され、鋼板22には貫通孔22A(第2の貫通孔)が形成され、貫通孔21A,22Aにドリルねじ3(締結手段)が挿通されることによって鋼板21,22が互いに接合される。接合構造1を含む部分で鋼板21,22は互いに重ね合わされているが、貫通孔21A,22Aを含む領域Rでは鋼板21,22の間に隙間gが形成されている。これは、領域Rを含む部分で鋼板22にエンボス22Eが形成されることによって、鋼板21に対向する鋼板22の面22Sが鋼板21とは反対側にオフセットしているためである。図示された例では、鋼板21にも同様のエンボス21Eが形成されることによって鋼板22に対向する鋼板21の面21Sが鋼板22とは反対側にオフセットしている。このように鋼板21,22の両方で面21S,22Sをオフセットさせることによって、エンボス21E,22Eの高さDを最小限にしつつ隙間gの大きさを確保することができる。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る接合構造の断面図である。図3に示されているように、第2の実施形態に係る接合構造1Aでも、第1の実施形態と同様に鋼板21,22との間に形成され、貫通孔21A,22Aにドリルねじ3が挿通されることによって鋼板21,22が互いに接合される。また、鋼板22にエンボス22Eが形成されることによって、鋼板22の面22Sは鋼板21とは反対側にオフセットしている。その一方で、本実施形態では、鋼板21に形成されるエンボス21Fが第1の実施形態とは逆向きであり、鋼板21の面21Sは鋼板22側に張り出している。本実施形態において、隙間gは、図示されているように鋼板22のエンボス22Eの高さD2が、鋼板21のエンボス21Fの高さD1よりも大きいことによって形成される。本実施形態でも、隙間gの大きさを適切に設定することによって、ドリルねじ3の軸部31に作用するせん断応力を分散させ、接合構造1の耐破断性能を向上させることができる。
図4は、本発明の第3の実施形態に係る接合構造の断面図である。図4に示されているように、第3の実施形態に係る接合構造1Bは、鋼板21(第1の部材)と、接合金物42(第2の部材)との間に形成される。鋼板21には貫通孔21A(第1の貫通孔)が形成され、接合金物42には貫通孔42A(第2の貫通孔)が形成され、貫通孔21A,42Aにドリルねじ3(締結手段)が挿通されることによって鋼板21と接合金物42とが互いに接合される。接合構造1Bを含む部分で鋼板21と接合金物42とは互いに重ね合わされているが、貫通孔21A,42Aを含む領域Rでは鋼板21と接合金物42との間に隙間gが形成されている。これは、領域Rを含む部分で接合金物42に凹部42Eが形成されることによって、鋼板21に対向する接合金物42の面42Sが鋼板21とは反対側にオフセットしているためである。本実施形態でも、隙間gの大きさを適切に設定することによって、ドリルねじ3の軸部31に作用するせん断応力を分散させ、接合構造1の耐破断性能を向上させることができる。
図5および図6は、数値解析結果に基づいて接合構造における隙間の大きさと相当塑性ひずみとの関係について説明するための図である。図5は数値解析におけるひずみ参照位置を示し、図6は解析結果に基づいて隙間の大きさごとに相当塑性ひずみの分布を示す。図6では、相当塑性ひずみが高い部分が明るい色で示されている。なお、数値解析における鋼板21,22の板厚tは2.2mm、ドリルねじ3の軸部31の直径d1は4.8mm、頭部32の直径d2は10.8mm、エンボス21E,22Eの台形断面の頂部幅bは15mm、底角αは30°とした。図6に示されるように、数値解析において接合構造1を構成する鋼板21,22の間にせん断方向で同じ変形量を発生させた場合、ドリルねじ3の軸部31に大きな相当塑性ひずみが発生する領域は、高さDが0、すなわち隙間gが形成されない場合に比べて、高さDが0.25mm〜1.0mmの場合には顕著に縮小した。この結果は、隙間gが形成されたことによって相当塑性ひずみの軸部31への集中が緩和されたことを示している。
以下、図7A〜図10を参照して、本発明の実施形態に係る接合の平面配置に関する解析結果について説明する。図7A〜図7Cは、数値解析を実施した接合の平面配置を示す図である。各例では同じ大きさの矩形の鋼板21,22が互いに重ね合わされた領域に、貫通孔21A,22Aおよびドリルねじ3(図示せず)が所定の間隔で配置され、それぞれの貫通孔21A,22Aに対応してエンボス21E,22E(図示は省略)が形成される。図7Aの例では6行2列(C6R2)、図7Bの例では4行3列(C4R3)、図7Cの例では3行4列(C3R4)で、いずれも計12組の貫通孔21A,22Aおよびドリルねじ3が配置されている。なお、鋼板21,22の板厚t、ならびにドリルねじ3およびエンボス21E,22Eの寸法は、図5に示した例と同様である。
Claims (5)
- 第1の貫通孔が形成された第1の部材と、
第2の貫通孔が形成された第2の部材と、
前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔に挿通される締結手段と
を含み、
前記第2の貫通孔を含む領域で、前記第1の部材に対向する前記第2の部材の面が前記第1の部材とは反対側にオフセットすることによって前記第1の部材と前記第2の部材との間に隙間が形成されている接合構造。 - 前記第1の貫通孔を含む領域で、前記第2の部材に対向する前記第1の部材の面が前記第2の部材とは反対側にオフセットしている、請求項1に記載の接合構造。
- 前記第2の部材は板状部材であり、
前記第2の貫通孔を含む領域で前記第2の部材にエンボスが形成されることによって前記第2の部材の面がオフセットしている、請求項1または請求項2に記載の接合構造。 - 前記第1の部材および前記第2の部材は共通の板厚を有する板状部材であり、
前記第1の貫通孔および前記第2の貫通孔を含む領域における前記第1の部材と前記第2の部材との間の隙間の大きさの前記板厚に対する比は0.04以上0.46以下である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の接合構造。 - 前記第1の貫通孔、前記第2の貫通孔、および前記締結手段は、前記第1の部材と前記第2の部材とが互いに重ね合わされた領域に所定の間隔で配置され、
前記第1の部材および前記第2の部材の互いに対向する面の面内で作用するせん断力に対して垂直な方向における前記締結手段の間隔は、前記せん断力の方向における前記締結手段の間隔よりも短い、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の接合構造。
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