技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-7 解答・解説|オイラーの座屈荷重と端末条件

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令和7年度 技術士第一次試験 機械部門 専門科目 Ⅲ-7 問題文 両端を固定した柱に圧縮荷重が作用するときの座屈荷重を求める問題
技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-7 解説 正答⑤ 端末条件ごとの座屈荷重を比較し両端固定の 4π²EI/l² を選ぶ

正答

⑤ Pcr=4π²EI/l²

解き方のポイント

オイラーの座屈荷重の問題です。式そのものより、端末条件(支持のされ方)で係数が変わるという点が問われています。

この問題では下端が固定、上端のA点も「上下に移動できる固定支持」=回転が拘束された固定端です。つまり両端固定の条件になります。

端末条件ごとの座屈荷重は次のとおりです。この4つは丸ごと覚えてください。

・一端自由・他端固定 … Pcr=π²EI/(4l²)・両端支持(ピン) … Pcr=π²EI/l²・両端固定 … Pcr=4π²EI/l²・一端支持・他端固定 … Pcr=2.046π²EI/l²

両端固定は両端支持の4倍の荷重に耐えられます。拘束が強いほど座屈しにくいという物理的な感覚と一致するので、迷ったら大小関係で確かめられます。

この問題で問われている知識

オイラーの座屈荷重/端末条件係数/曲げ剛性EI/座屈

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