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ボルトの引張強度とせん断強度の計算機
ISO 898-1 の強度区分データからメートルねじボルトの極限引張荷重を計算し、簡易せん断耐力も推定します。ボルトサイズと強度区分を選択してください。
本計算ツールは、ポータブルバランシング測定器Balansetの製造元であるVibromeraのエンジニアリングチームによって開発・検証されました。
結果
最大引張荷重
ボルトが破断するまでに耐えられる最大引張力：
- Rm — 最大引張強度（MPa）、特性クラスから
- As — 引張応力面積（mm²）、ISO 898-1 / ISO 261より
せん断耐力（簡易推定）
ISO 898-1 はボルトの引張特性と保証荷重特性を定義していますが、 ない せん断強さは規定していません。ここに示す値は、せん断強さを引張強さの約 60% とみなす（von Mises 基準、τ ≈ 0.58 σ）広く使われる簡易工学推定です:
二重せん断の場合は、2 を掛けます（せん断面が 2 つ）。
⚠️ せん断設計に関する注意: 実際のせん断耐力は、せん断面がねじ部を通るか無ねじ軸部を通るか、継手のすべりや板の面圧、疲労荷重に依存します。設計規格ごとに独自の値が定義されており、たとえば Eurocode 3（EN 1993-1-8）では Fv = αv × fub × A with αv = 0.6 をクラス 4.6、5.6、8.8 に、0.5 をクラス 4.8、5.8、6.8、10.9 に適用し、さらに部分安全係数を組み合わせます。せん断荷重を受ける継手は、この簡易推定だけでなく、必ず適用される構造または機械設計規格に照らして確認してください。
ISO 898-1 準拠のプロパティクラス
| クラス | Rm (MPa) | Rp0.2 (MPa) | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | 低強度、汎用 |
| 5.8 | 520 | 420 | 構造的、非プリロード |
| 8.8 | 800 | 640 | 自動車、機械（最も一般的） |
| 10.9 | 1040 | 940 | 高強度構造 |
| 12.9 | 1220 | 1100 | 最大強度（合金鋼） |
計算例
条件： M10ボルト、特性クラス8.8、シングルせん断
As = 58.0 mm²、Rm = 800 MPa
Ft = 800 × 58.0 = 46,400 N = 46.4 kN
Fs = 0.6 × 800 × 58.0 = 27,840 N = 27.8 kN
⚠️ 注意： これらは安全係数を考慮していない極限容量です。設計にあたっては適切な安全係数（通常、静的には2～3、疲労には4～6）を適用してください。
有効断面積(As)は、ねじ締結部品の引張荷重能力を計算するために用いる有効な断面積です。ねじ谷底の形状を考慮するため、公称の軸部断面積よりも小さくなります。値はISO 898-1に表としてまとめられています。
極限引張荷重は Ft = Rm × As で求められます。ここで Rm は(強度区分から決まる)引張強さ、As は有効断面積です。例えば、強度区分8.8のボルトでは Rm = 800 MPa です。
最初の数字(8)は、最小引張強さ(MPa)の1/100(800 MPa)を表します。2番目の数字(8)は、降伏強さと引張強さの比(0.8)の10倍です。したがって降伏強さ ≈ 800 × 0.8 = 640 MPa となります。
ISO 898-1はせん断強さを規定しておらず、引張特性と保証荷重特性のみを扱います。一般的な簡易推定では、フォン・ミーゼスの降伏条件に基づき、せん断強さを引張強さの60%とします:Fs = 0.6 × Rm × As。Eurocode 3(EN 1993-1-8)などの設計基準では、独自の係数(強度区分に応じて0.6または0.5)に加え、安全係数を適用します。二面せん断(2つのせん断面)の場合は2倍にします。
保証荷重とは、永久変形を生じない最大の力(弾性限度)です。極限引張強さは、破断前の最大の力です。保証荷重応力は、ほとんどの強度区分で降伏強さの約90%です。
このページで説明されている手順は、Vibromeraチームが、現場でのロータバランシング用ポータブル2チャンネルバランサー兼振動アナライザーであるBalanset-1Aを使用して開発し、実地試験を行ったものです。
プロフェッショナルなフィールドバランシング機器とソフトウェア。50か国以上で使用されています。
