V字強度試験

R.Yamadaが2014年2月15日に書いた記事です。

書いた人: R.Yamada | 14/02/15 20:03 | コメント(112)

V字破壊試験

2014年度操舵担当です。

ついに期末試験・レポートがすべて終了して幸せな気分です。

今日は来年度の参考として、12月に行ったV字の強度試験について書いておこうと思います。

始めに強度試験を行うことになった顛末を少々。

去年度まではV字のコア材として厚さ約8mmのロハセルを使用していました。

今年度はロハセルの在庫が尽きてしまったため、同じものを購入しようとしました。

しかし、ロハセルは実は非常に高価であることが判明し、

在庫の残っていた厚さ5mmのロハセルで代用しようとしたのが事の始まりです。

部材の厚みは断面二次モーメントに3乗で効くので、厚みを減らすことによる影響は大きいと考え、

UD層を1層増やし、厚さ5mmのロハセルを使った新仕様のV字を製作しました。

それを旧テール桁に接合し、今回の強度試験を行いました。

強度試験はテール桁を台に固定して、水を入れたペットボトルを吊るす方法で行いました。(Fig1)

V字の先端に木材を挟んでいるのは、尾翼桁との固定によりV字が横に開く方向の変位は起こらないためです。

Fig1：テール桁固定の様子

全体設計氏によると50N(≒5kg)で安全率1らしいのですが、2Lペットボトル8本（≒160N）かけてもビクともしませんでした。(Fig2,3)

これで安全率3以上が確認できました。

Fig2：160Nの荷重をかけた様子

Fig3：160Nの荷重をかけた時のリブの様子

これにてV字強度試験の単位は来そうですが、せっかくなので壊れるまで荷重をかけてみることにしました。

旧テール桁を床に置いて上から体重をかけていくと、最初にリブを接合しているエポキシ樹脂が割れました。(Fig4)

Fig4：リブのエポキシ樹脂が割れ始める様子

さらに体重をかけていくと、ロービングが破断し(Fig5)、リブが脱落し(Fig6)、V字が桁から剥離しました(Fig7)。

破断するときにはほぼ全体重をかけていたので、ロービングの破断には50kg以上の荷重が必要と言えそうです。

Fig5：ロービングが破断した様子

Fig6：リブが脱落した様子

Fig7：V字が桁から剥離した様子

結果的に、今年度のV字は十分すぎるほどの過強度であることが確認できました。

今年度の内に更にV字の仕様を変更するのは時間的に厳しいですが、来年はUD層を1層減らして軽量化を図ってもよいと思います。

以上です。

コメント(112)

通りすがり | 14/02/16 00:14 | 返信

このV字とは尾翼を支える土台構造とお見受けしますが、こう重要な構造を破壊点の評価で考えていいのでしょうか？
なんだか、すごく操縦性が悪いものが出来上がってしまいそうな気がするんですけど。
何年か前、このチームは地面に墜落したことがあったはずですけど、その辺は考えてのことなのでしょうか？
また同じことを繰り返さないか、ちょっと心配です。

通りすがりから通りすがりへの返信 | 14/02/17 02:13 | 返信

この記事はV字と呼ばれる部分の強度試験に触れているだけのものなので、操縦性に関することはまた別の話だと思われます。

おそらくですが操縦性は、尾翼の可動域・面積・機体上での位置などが関わってくるのではないでしょうか。

墜落に関することでしたら、この記事が十分な強度を持つ構造であることを示してくれていますから、心配ないと思います。

通りすがり | 14/02/20 00:52 | 返信

尾翼の可動域、面積、位置はもちろん関わりますが、それを活かすも殺すも、支えている土台の剛性次第ではないのかな？と思ったのです。少し言葉が足りませんでしたが、この試験は強度の中でも剛性について何も触れていなかったので気になりました。

ただ、記事だけでは分からないこともありますし、ちゃんと考えてのことでしたら何も言うことはありません。

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