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技術士一次試験 専門科目 機械部門 R4 Ⅲ-6

解説:H.sin氏(機械部門)

令和4年

Ⅲ-6

下図に示すように,長さlの片持ちはりの先端(自由端)に曲げモーメントが作用している。このとき,はりの最大たわみとして,適切なものはどれか。ただし,はりの曲げ剛性をEIとする。

①Ml2/12EI ②Ml2/8EI ③Ml2/4EI ④Ml2/2EI ⑤Ml2/EI

 

 

解説

[解くために必要な知識]

 梁のたわみ角 EIz(dw/dx)=-M(x)

 梁のたわみ  EIz(d2w/dx2)=-M(x)

 xの関数となるモーメントを1回積分するとたわみ角、2回積分するとたわみ量を求めることができる。

 

では、問題を解いていきます。

 今回の問題ではM(x)=-M となります。

-Mを1回不定積分すると

たわみ角EIzθ=-Mx+C1

x=lのとき、固定端のためθ=0となる。

0=-Ml+C1

C1=Ml

EIzθ= -Mx+Ml をもう一度xで積分する

EIzw= -Mx2/2+Mlx+C2

固定端より x=lでのたわみは0となる。

0 = -Ml2/2+Ml2+C2

C2=Ml2/2

EIzw= -Mx2/2+Mlx+Ml2/2

片持ち自由端のたわみはx=0で最大になるため

EIzw=Ml2/2

w=Ml2/2EIz

 

よって回答は④となる。