ボルト締結体の線形解析 — 実践ガイドとベストプラクティス

1. VDI 2230の手計算 — プリテンション、内力係数、座面圧の概算

2. FEMモデル化レベルの選択 — Level 1（ばね）〜 Level 3（ソリッド）

3. プリテンションステップの設定 — 初期張力を与えて被締結体を圧縮

4. 外力ステップ — 使用荷重を追加

5. 結果の評価 — ボルト軸力、座面圧、被締結面の離開

6. VDI 2230との整合確認 — FEMと手計算の結果を比較

VDI 2230に基づく：

$R_p$ はボルトの0.2%耐力（降伏強度）、$A_s$ は有効断面積。10.9のM16ボルトなら $F_i \approx 110$ kN。

高強度ボルトでは一般的。VDI 2230の設計ではボルトを降伏点付近まで締めることでクランプ力を最大化する。ただし繰り返し締め付けではプリテンションの損失（リラクゼーション）も考慮する。

求められる。FEMの結果から：

$\delta_c$ はプリテンションステップでの被締結面の圧縮変位。FEMでは自動的にこの変位が出るから、$k_c$ を逆算できる。

VDI 2230は被締結体を「圧縮円錐」で近似して $k_c$ を求める。FEMはより正確な応力分布を反映するから、手計算と10〜20%程度の差が出ることがある。FEMが正確な場合が多い。

• [ ] プリテンションの値がVDI 2230に基づいているか
• [ ] 2ステップ解析（プリテンション→外力ロック）を行ったか
• [ ] ボルト軸力がプリテンション＋外力の荷重導入分と整合するか
• [ ] 被締結面の離開がないか（接触圧 > 0）
• [ ] 座面圧が座面材料の許容圧縮応力以下か
• [ ] 疲労評価が必要なら、ボルトの応力変動幅を確認したか
• [ ] VDI 2230の手計算結果とFEMが整合するか

ボルト締結はFEMだけでなく手計算との組み合わせで設計する分野だ。どちらか一方だけでは不十分。