MECHOWL ENGINEERING AI
溶接部の強さの計算（すみ肉溶接ののど厚・突合せ溶接の応力・必要な溶接長さ）
すみ肉溶接（等脚）は脚長からのど厚 a = 脚長 × cos45° を出し、のど断面の公称応力 τ = P / (Σa·L) を求めます。突合せ溶接（完全溶込み）は σ = P / (t·L) です。許容応力を入れると判定し、許容応力から必要な溶接の有効長さも求めます。
入力
結果
入力すると、ここに結果が出ます。
参考
- Welding Engineering（NPTEL 112107090）Lecture 25「Design of Welded Joints IV」・NPTEL（インド工科大学などの公開講義）・25.2 Design of fillet welds（応力 = 荷重 ÷（のど厚 × 溶接長さ × 溶接の数）、のど厚 = 0.707 × 脚長）、25.3 Design of butt weld joint・資料を開く
- Design of Machine Elements（IIT Kharagpur） Module 10 Lesson 4「Design of Welded Joints」・NPTEL（インド工科大学などの公開講義）・p.3–4（突合せ溶接 P = 許容引張応力 × 厚さ × 長さ、すみ肉溶接はのど断面 hl/√2 に荷重がせん断で掛かるとして P = 許容せん断応力 × のど断面積）・資料を開く
参考先は MechOwl が独自に選んだもので、参考先が推奨・保証するものではありません。
解説
すみ肉溶接の断面を、脚長 s の直角二等辺三角形とみなします。いちばん細く、壊れやすいのは、角（ルート）から斜めの表面に下ろした垂線の断面（のど断面）で、その長さ（のど厚）は a = s × cos45° = s ÷ √2 ≒ 0.707 s です。荷重 P がのど断面に一様にかかるとすると、公称応力は τ = P ÷ (本数 × a × 有効長さ) です。完全溶込みの突合せ溶接は、板の厚さ全体が溶接でつながるので、のど厚を薄い方の板厚 t として σ = P ÷ (t × 有効長さ) です。求めた応力を、あなたの基準で決めた溶接部の許容応力と比べます。
使い方
溶接の種類と荷重を選んで入れます。すみ肉溶接は脚長と本数、突合せ溶接は薄い方の板厚と荷重の向きを入れます。応力を求めるときは有効長さを、許容応力を入れると判定します。必要な長さを求めるときは許容応力を入れます。
例題（手計算）
例題 1：すみ肉溶接：脚長 6 mm・2 本・有効長さ 100 mm・荷重 50 kN（許容 80 N/mm²）
入力は自作の例。のど厚 a = 6 × cos45° = 6 ÷ √2 = 4.2426 mm。のど断面積 ΣA = 2 × 4.2426 × 100 = 848.53 mm²。τ = 50,000 ÷ 848.53 = 58.926 N/mm² ≤ 80 → 「入力条件内で条件を満たす」。許容応力で受けられる荷重 80 × 848.53 = 67,882 N（67.882 kN）。（数値は Python で計算し直した）
例題 2：突合せ溶接（引張）：板厚 10 mm・有効長さ 150 mm・荷重 200 kN（許容 120 N/mm²）
入力は自作の例。のど断面積 = 10 × 150 = 1,500 mm²。σ = 200,000 ÷ 1,500 = 133.33 N/mm² ＞ 120 → 「入力条件内で不足」。許容応力で受けられる荷重 120 × 1,500 = 180,000 N（180 kN）。
例題 3：すみ肉溶接：脚長 8 mm・1 本・50 mm で、応力が許容 100 N/mm² ちょうど
入力は自作の例。a = 8 ÷ √2 = 5.6569 mm、ΣA = 5.6569 × 50 = 282.84 mm²。荷重を 100 × 282.84 = 28,284.27 N にすると τ = 100 N/mm² で許容とちょうど同じ → 「入力条件内で条件を満たす」（等しいときは満たす側）。
例題 4：必要な長さ：すみ肉溶接 脚長 6 mm・2 本・荷重 50 kN・許容 80 N/mm²
入力は自作の例。必要なのど断面積 = 50,000 ÷ 80 = 625 mm²。1 本あたりの有効長さ L = 625 ÷ (2 × 4.2426) = 73.657 mm 以上（始端・終端で差し引く分は、別に足す）。
例題 5：必要な長さ：突合せ溶接（せん断）板厚 12 mm・荷重 100 kN・許容 100 N/mm²
入力は自作の例。必要なのど断面積 = 100,000 ÷ 100 = 1,000 mm²。L = 1,000 ÷ 12 = 83.333 mm 以上。
例題 6：すみ肉溶接：脚長 6 mm・2 本・100 mm・30 kN（許容応力は未入力）
入力は自作の例。ΣA = 848.53 mm²、τ = 30,000 ÷ 848.53 = 35.355 N/mm²。許容応力が未入力なので「必要性能のみ算出」。
例題 7：脚長 0 mm（入力エラー）
脚長 0 では溶接がなく、物として成り立たない。入力エラーで判定の語は出さない。
例題 8：本数 1.5 本（整数でない：入力エラー）
溶接の本数は整数だけ。1.5 本は入力エラーで判定の語は出さない。
よくある間違い
- 脚長をそのままのど厚として使う：のど厚は脚長の約 0.707 倍なので、応力が約 0.707 倍（小さく）に出て、危険側になります。
- 板の両側を溶接したのに本数を 1 本にする（または片側だけなのに 2 本にする）：応力が 2 倍（または半分）に出ます。
- 溶接の長さを、始端・終端の溶接が足りない部分を含めて入れる：あなたの基準で差し引くと決めている分は、差し引いてから入れます。
- 部分溶込みの突合せ溶接で板厚をのど厚にする：このページは完全溶込みだけです。
- 偏心した荷重で、溶接部にかかる曲げ・ねじりを見ない：このページは図心を通る荷重だけです。
よくある質問
- のど厚と脚長の関係は。
- 等脚のすみ肉溶接では、のど厚 = 脚長 × cos45° = 脚長 ÷ √2（約 0.707 倍）です。脚長 6 mm ならのど厚 4.243 mm です。
- 許容応力はいくつにすればよいですか。
- 母材・溶接の材料・溶接の方法・荷重の種類などで決まり、使う基準・規格によって違います。このページは値を持たず、自動では入れません。あなたの基準の値を入れてください。
- 脚長が違う（不等脚の）すみ肉溶接は。
- このページは等脚だけです。
- 曲げ・ねじりを受ける溶接は。
- 溶接群の断面の性質を使う別の計算になり、このページでは扱っていません。
適用範囲
等脚のすみ肉溶接と完全溶込みの突合せ溶接の、図心を通る静的な荷重によるのど断面の公称応力と、利用者の許容応力からの必要な有効長さ。
この計算で扱わないこと：
- 不等脚のすみ肉溶接・直角でない角のすみ肉溶接・部分溶込みの突合せ溶接・プラグ溶接・スポット溶接
- 溶接部の曲げ・ねじり（偏心した荷重、溶接群の断面の性質）、組み合わせた応力
- 疲れの強さ・残留応力・応力集中・溶接の欠陥
- 規格の許容応力の値（利用者が入れる）・始端・終端の長さの差し引き