このツールについて
安全率計算ツールは、部品がそれが支える荷重に対してどれだけ強いかを示します。材料の降伏および/または極限強さと作用応力を入力すると、降伏基準と極限基準の安全率、対応する安全余裕、目標安全率に対する合否判定を返します。すべての計算はブラウザ内でローカルに実行され、入力した内容が端末から出ることはありません。
安全率は単に強さを作用応力で割ったものです。n_yield = σ_yield / σ_applied、n_ultimate = σ_ultimate / σ_applied です。安全余裕は安全率から1を引いたもので、百分率で表されます。余裕0%は部品がちょうど限界にあることを意味します。部品が直接(垂直)応力とせん断を同時に受ける場合、ツールはそれらをミーゼス相当応力 σ_vm = √(σ² + 3τ²) にまとめ、強さをその相当値で割ります。これは延性材料の標準的な降伏基準です。また、目標安全率での許容応力(強さ ÷ 目標)も報告するので、どれだけの余裕があるかが分かります。
計算例として、降伏強さ250 MPaの鋼が100 MPaの作用垂直応力を受ける場合、安全率は2.5、安全余裕は150%です。さらに40 MPaのせん断も受ける場合、ミーゼス応力は約122 MPaに上がり、降伏安全率は約2.05に下がります。代表的な設計係数は、よく知られた静荷重で約1.5から、不確実な荷重・脆性材料・安全上重要な部品で4以上に及びます。