SYZ エンジニアリング予備設計ツール · リファレンスベースの推定
チューブ＆ブッシング座屈荷重計算ツール
サスペンションリンクチューブ（4 リンク、3 リンク、ラジアスロッド）が座屈する軸圧縮荷重を、両端がロッドエンドのリンクに対応するピン結合（ピン・ピン）支持の仮定に基づく古典的なオイラー／ジョンソン柱理論を用いて推定します。
柱の座屈 · オイラー／ジョンソン古典力学
チューブ＆ブッシング座屈荷重推定ツール
サスペンションリンクチューブ（4 リンク、3 リンク、ラジアスロッド）が座屈する軸圧縮荷重を、両端がロッドエンドのリンクに対応するピン結合支持の仮定に基づく古典的なオイラー／ジョンソン柱理論を用いて推定します。
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例：一般的な DOM チューブの肉厚：0.083″、0.095″、0.120″。
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ロッドエンドの旋回中心間の中心間距離。両端ピン支持（K=1.0）を仮定します — 両端にロッドエンド／ハイムジョイントを持ち、自由に回転できるチューブに対応します。
ミル証明書の代表的降伏強度
公表されている代表的なミル値 — 必ずサプライヤーの実際の材質証明書で確認してください。
[lbf]
SYZ ガイドライン
推定座屈臨界荷重 (Pcr)
17,980 lbf
細長比 λ=59.7 · ジョンソン（短柱/中間柱）領域
✔
Sf = 2.04 : 1 — SYZ ガイドライン上、十分なマージンです（構造リンクには Sf ≥ 2.0）。
エンジニアリングモデル（ISO/SAE の公式式ではありません）
規格リファレンスオイラー／ジョンソン柱の座屈は、Shigley’s Mechanical Engineering Design や Machinery’s Handbook などの工学参考文献に記載された材料力学の古典理論であり、それ自体は番号付きの ISO/SAE 規格ではありません。
計算方法
A = π/4·(D²−Di²) · I = π/64·(D⁴−Di⁴) · r = √(I/A) · λ = L/rλ ≥ λ の場合遷移= √(2π²E/σy)：オイラー、σcr = π²E/λ²。それ以外はジョンソン（放物線）：σcr = σy − (σy²/4π²E)·λ²。Pcr = σcr·A。Sf = Pcr/(P×Kd)。
SYZ ガイドラインのしきい値構造用サスペンションリンク：Sf ≥ 2.0 が最低値、Sf ≥ 3.0 を推奨 — 座屈はボルトやロッドエンドが定格荷重に達する場合よりも警告が少ない、塑性変形なしに突然生じる破壊モードのため、SYZ の社内ガイドラインはモジュール 2 の静的安全率しきい値よりも保守的です。
前提条件と制限
- 両端ピン支持（K=1.0）を仮定します — 両端にロッドエンドを持つチューブに対する標準的でやや安全側の仮定です。
- 溶接熱影響部（HAZ）の軟化はモデル化していません（ブッシング付近）— 4130/4140 チューブでは、スパン中央の座屈ではなく溶接 HAZ が実際の破壊点となることがよくあります。溶接後の焼ならしや適切に設計されたブッシング／ガセットで軽減できますが、この計算ツールでは考慮されません。
- 初期不整のない真っ直ぐなチューブと、純軸方向の荷重（偏心や曲げなし）を仮定します。
- 多くの実際のシャーシリンクが受ける曲げ＋圧縮の複合荷重はモデル化していません。
静的リファレンスデータ
リファレンス：チューブサイズ別の座屈臨界荷重（L=24 インチ、両端ピン支持）
上記と同じ式から事前計算した値です。入力し直さずに素早く参照できます。
| チューブサイズ（外径 × 肉厚） | 材質 | 細長比 λ | 領域 | 臨界荷重 (Pcr) |
|---|---|---|---|---|
| 1.000″ × 0.083″ | 1020 DOM | 73.7 | Johnson | 9,118 lbf |
| 1.250″ × 0.095″ | 1020 DOM | 58.6 | Johnson | 14,653 lbf |
| 1.250″ × 0.120″（計算ツールの既定値） | 1020 DOM | 59.7 | Johnson | 17,980 lbf |
| 1.250″ × 0.120″ | 4130 焼ならし | 59.7 | Johnson | 21,568 lbf |
| 1.500″ × 0.120″ | 1020 DOM | 49.0 | Johnson | 23,284 lbf |
| 1.750″ × 0.120″ | 4130 焼ならし | 41.5 | Johnson | 35,038 lbf |
すべての行は 24″ の支持されない長さ、両端ピン支持の条件です。この表のすべての行はオイラー領域ではなくジョンソン（短柱/中間柱）領域に該当します — オフロード/レース用サスペンションリンクで使われるチューブの寸法比率では典型的です。非常に長く薄肉のチューブは最終的にオイラー領域へ移行します。
計算例
モーションレシオ荷重に対するロアー 4 リンクバーの寸法決め
モーションレシオ計算ツールの既定シナリオを続けます：車輪荷重 2,000 lbf、MR=0.65 の場合、リンク力は3,077 lbfという結果でした。標準的な 1.25″×0.120″ の 1020 DOM ロアー 4 リンクバー（長さ 24″）は、この圧縮荷重に十分なマージンで耐えられるでしょうか？
- チューブ：外径 1.25″ × 肉厚 0.120″、1020 DOM（σy ≈ 50 ksi）、支持されない長さ 24″、両端ピン支持。
- 細長比 λ = 59.7 は、この降伏強度での λ遷移遷移値 ≈ 107 を下回るため、ジョンソン（短柱/中間柱）領域が適用されます。
- 座屈臨界荷重 Pcr ≈ 17,980 lbf.
- P=3,077 lbf、Kd=2.2（スポーツ走行）の場合：Sf = 17,980 / (3,077 × 2.2) ≈ 2.66 : 1— 構造リンクの SYZ ガイドライン最低値（Sf ≥ 2.0）は満たしますが、3.0 の「推奨」水準には届きません。
- 最終決定の前に、ブッシングの溶接が適切に設計されていること（ガセット溶接または完全溶け込み）を確認してください — 4130/1020 チューブリンクの実際の破壊点としては、スパン中央の座屈よりも溶接熱影響部の方が一般的です。
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