<本連載にあたって> 機械工学に携わる技術者にとって,「材料力学,機械力学,熱力学,流体力学」の4力学は,欠くことのできない重要な学問分野である。しかしながら昨今は高等教育でカバーすべき学問領域が多様化しており,大学や高等専門学校において,これら基礎力学の講義に割かれる講義時間が減少している。本会の材料力学部門では,主に企業の技術者や研究者を対象として材料力学の基礎を学ぶための講習会を毎年実施しているが,そのなかで,企業に入ってから改めて 材料力学の基礎の基礎 を学びなおすための教科書や参考書がぜひ欲しいという声があった。また,電気系や材料科学系の技術者からも,初学者が学べる読みやすいテキストを望む意見があった。これらのご意見に応えるべく,本会では上記の4力学に制御工学を加えた5分野について, 「やさしいシリーズ」 と題する教科書の出版を計画している。今回は本シリーズ出版のための下準備も兼ねながら,材料力学の最も基礎的な事項に絞って,12回にわたる連載のなかで分かりやすく解説させて頂くことにしたい。 1 はじめに 本稿では,材料力学を学ぶにあたってもっとも大切な応力とひずみの概念について学ぶ。ひずみと応力の定義,応力とひずみの関係を表すフックの法則,垂直ひずみとせん断ひずみの違いについても説明する。 2 垂直応力 図1. 1 に示すように,丸棒の両端に大きさが$P[{\rm N}]$の引張荷重が作用している場合について考えよう。棒の断面積を$A[{\rm m}^2]$,棒の端面作用する圧力を$\sigma[{\rm Pa}={\rm N}/{\rm m}^2]$とすると,荷重と圧力の間には \[\sigma = \frac{P}{A}\] (1) の関係が成り立つ。応力$\sigma$は,${\rm Pa}={\rm N}/{\rm m}^2$の次元を持っており,物理学でいうところの圧力と同じものと考えて差し支えないが,材料力学では材料の内部に働く単位面積あたりの力のことを 応力 と定義し,物体の面に対して垂直方向に作用する応力のことを 垂直応力 と呼ぶ。垂直応力の符号は, 図1. 2 に示すように,応力の作用する面に対してその法線と同じ向きに作用する応力,すなわち面を引張る方向に作用する垂直応力を正と定義する。一方,注目面に対して押し付ける向きに作用する圧縮応力は負の応力と定義する。 図1.
○弾性体の垂直応力が s (垂直ひずみ e = s / E )であれば,そこには単位体積当たり のひずみエネルギーが蓄えられる. ○また,せん断応力が t (せん断ひずみ g = t / G )であれば,これによる単位体積当たりのひずみエネルギーは である. なお, s と t が同時に生じていれば単位体積当たりのひずみエネルギーはこれらの和である. 戻る
断面係数の計算方法を本当にわかっていますか?→ 断面係数とは? 2. 丸暗記で良いと思ったら大間違い→ 断面二次モーメントとは何か? 3.
【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!) 応力と歪み(ひずみ、ゆがみ)は比例関係にあります(弾性状態のみ)。例えば、歪みが2倍になると応力も2倍になります。これをフックの法則といいます。今回は、応力と歪みの意味、関係式と換算方法、ヤング率、鋼材との関係について説明します。 応力と歪みの関係を表した図を、応力歪み線図といいます。詳細は下記が参考になります。 応力ひずみ線図とは?1分でわかる意味、ヤング率と傾き、考察、書き方 応力、歪み、フックの法則の意味は、下記が参考になります。 応力とは?1分でわかる意味と種類、記号、計算法 ひずみとは?1分でわかる意味、公式、単位、計算法、測定法、応力 フックの法則とは何か? 100円から読める!ネット不要!印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒ いつでもどこでも読める!広告無し!建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事 応力と歪みの関係は?
【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!) εとは建築では「ひずみ」の記号で使います。特に、構造計算ではよく使う記号です。読み方はイプシロンです。今回は、εの意味、読み方、εの単位、イプシロンとひずみの関係について説明します。※ひずみについては、下記の記事が参考になります。 ひずみとは?1分でわかる意味、公式、単位、計算法、測定法、応力 100円から読める!ネット不要!印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒ いつでもどこでも読める!広告無し!建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事 εとは?
2から0.
2 :0. 2%耐力、R m :引張強さ 軟鋼材などの降伏点が存在する例。図中で、R eH :上降伏点、R eL :下降伏点、R m :引張強さ、A p :降伏点伸び、A:破断伸び。 アルミニウム など非鉄金属材料および炭素量の高い鉄鋼材料と、炭素量の少ない軟鋼とで、降伏の様子は異なってくる [21] [22] 。非鉄金属の場合、線形(比例)から非線形へは連続的に変化する [23] 。比例ではなくなる限界の点を 比例限度 または 比例限 と呼び、比例限をもう少し過ぎた、応力を除いても変形が残る(塑性変形する)限界の点を 弾性限度 または 弾性限 と呼ぶ [23] [9] 。実際の測定では、比例限度と弾性限度は非常に近いので、それぞれを個別に特定するのは難しい [23] 。そのため、除荷後に残る永久ひずみが0. 2%となる応力を 耐力 や 0.
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