<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.
Machinery's Handbook (29 ed. ). Industrial Press. pp. 557–558. ISBN 978-0-8311-2900-2 ^ 高野 2005, p. 60. ^ 小川 2003, p. 44. ^ a b 門間 1993, p. 197. ^ 平川ほか 2004, p. 195. ^ 平川ほか 2004, p. 194. ^ 荘司ほか 2004, p. 245. ^ 荘司ほか 2004, p. 247.
1 棒に作用する引張荷重と垂直応力 図1. 2 垂直応力の正負の定義 3 垂直ひずみ ばねに荷重が作用する場合の変形を扱う際には,荷重に対して得られる変形量=変位を考えて議論が行われる。それに対して材料力学では,材料(構造物)が絶対量としてどのぐらい変形したかということよりも, 変形の割合 がむしろ重要となる。これは物体の変形の割合によって,その内部に生じる応力が決定されるためである。 図1. 3 棒の伸びとひずみ 図1.
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?
化学辞典 第2版 「弾性率」の解説 弾性率 ダンセイリツ elastic modulus, modulus of elasticity 応力をσ,ひずみをγとするとき,σ/γを弾性率という.ひずみの形式により次の弾性率が定義される.すなわち,単純伸長変形に対しては,伸び弾性率またはヤング率 E ,単純ずり変形に対しては,せん断弾性率または剛性率 G ,静水圧による体積変形に対しては,体積弾性率 B が定義される.一般の変形においては,応力テンソルの成分とひずみテンソルの成分の間に一次関係があるとき,これらを関係づけるテンソルを弾性率テンソルといい,上述の弾性率もこのテンソル成分で表すことができる.応力とひずみの比例するフックの弾性体では弾性率は定数であるが,弾性ゴムの弾性率はひずみに依存する.等方性のフックの弾性体においては, EG + 3 EB - 9 GB = 0 の関係がある.粘弾性体ではσ/γとして定義された弾性率は時間依存性をもつ. 応力緩和 における 弾性 率を 緩和弾性率 ,振動的 ひずみ ( 応力)に対する弾性率の複素表示を 複素弾性率 という. 前者 は時間に, 後者 は周波数に依存する.
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