水槽台を自作②|設計完了

 水槽台の自作です。前回は強度比較を行って、目標とする強度を決めました。今回はそれを踏まえて設計図を完成させたいと思います。

▼構想▼

 2×4材ベース。幅は60cm水槽が2つ乗るほどの幅、足元はなるべく開けておきたいので梁を通してません。その分強度補強で足をL字に配置してます。もう少しロータイプな感じにしたいのですが、下の収納スペースを考えて高さの設定してます。まずはこの構想で当たりの強度解析を行ってみます。

▼変形量▼

 60cm水槽1個分、90kg想定で安全率「10」(根拠は無し)でおよそ8825N(900kgf)ほどの分布荷重を負荷、中央あたりに最大2.1㎜程度のたわみが発生してます。予想はしてましたがあまり強くない構造です。なるべくシンプルにしたくて梁を少なくしすぎてるかもしれないです。この構造からバリエーション増やして強くしていきたいと思います。

 どうしてもシンプル構造を捨てきれなくて、足をL字から並走に変えるだけの変更で再計算してみました。

▼変形量▼

 意外だったのですが若干効果ありますね。変形は1.8mmほど、15%程度パワーアップしてます。ただこれでも心配です。

 この要領で、木材の組み合わせパターンをいろいろ変えて解析して、、、を繰り返しました。

▲結果の一部抜粋です。これ以上思いつかないくらいの構造パターン試してみました。ネット上でよく見かける自作水槽の構造がやはり強い傾向。というか他に強い構造が思いつかなかっただけかもしれません。。

▼で最終的に決めた水槽台の構造▼

 見た目とコスト重視で2×4材ではなく、45×45の角材を使用。構造はやはり先人たちの知恵をだいぶ借りてます。

▼強度計算結果▼

 変形、応力の順です。60cm水槽、30cm水槽を1つずつ乗せる前提。安全率は「7」で弾性係数は8800MPaにしてます。変形量は0.3mm、応力は5.4MPaほど。。

 ほんとはもっとシンプルで強度のある構造を考えたかったのですが無理でした。時間かけた割にはよくある構造です。次はこの図面を基に実際に水槽台を作っていこうと思います。

 今回の強度解析ではビス止めや重ねた部分、溶接部など繋ぎ目の境界条件は無視、負荷も等分布荷重であったりと、他にもいろいろと条件が適当で解析の確からしさが不明です。参考程度で。。

▼今回設計した3Dモデル、図面、木取り図はこちらで頒布してます▼

▼FreeCADでFEM解析を行う方法▼

▼参考サイト▼

コメント