<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.
まず、鉄の中に炭素が入っている材料を「炭素鋼」と呼びます。 鉄には、炭素の含有量が多いほど硬くなるという性質がありますが、 そのなかでも、「炭素」の含有量が少ないものを「軟鋼」といいます。 この軟鋼は、鉄骨や、鉄道のレールなど、多種多様に用いられている材料です。世の中にかなり普及しているため、参考書にも多く登場するのだと思われます。 あまりにも多くの資料に「軟鋼の応力-ひずみ線図」が掲載されているため、 まるでどの材料にも、このような特性があるものだと、学生当時の私は思っておりましたが、 「降伏をした後の、グラフがギザギザになる特性がない材料」や、 「そもそも降伏しない材料」もあります。 この応力-ひずみ線図は「あくまで代表例である」ということに気をつけてください。
【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?
§弾性体の応力ひずみ関係 ( フックの法則) 材料力学では,完全弾性体を取り扱うので,応力ひずみ関係は次のようになる,これをフックの法則と呼ぶ. 主な材料のヤング率と横弾性係数は次のようである. E G GPa 鋼 206 21, 000 80. 36 8, 200 0. 30 銅 123 12, 500 46. 0 4, 700 0. 33 アルミニューム 68. 6 7, 000 26. 5 2, 700 注) 1[GPa]=1 × 10 3 [MPa]= 1[GPa]=1 × 10 9 [Pa] §材料力学における解法の手順 材料力学における解法の手順 物体に作用する力(外力)と応力,ひずみ,そして物体の変形(変位)との関係は上図のようになる. 応力とひずみの関係 鋼材. 上図では,外力と変形が直接対応していないことに注意されたい.すなわち, がそれぞれ対応している.例えば物体に作用する力を与えて変形量を知るためには, ことになり, 逆に変形量から作用荷重を求める場合は なお,問題によっては,このような一方向の手順では解が得られない場合もある. [例題] §ひずみエネルギ 棒を引っ張れば,図のような応力-ひずみ曲線が得られる.このとき,荷重 P のなす仕事すなわち棒に与えられたエネルギーは,棒の伸びを l として で与えられ,図の B 点まで荷重を加えた場合,これは,図の曲線 OABDO で囲まれた部分の面積に等しい. B 点から除荷すれば,除荷は直線 BC に沿い, OC は永久変形(塑性ひずみ)として棒に残り, CD は回復される.したがって,図の三角形 CBD のエネルギーも回復され,これを弾性ひずみエネルギーと呼ぶ.すなわち,棒は弾性ひずみエネルギーを解放することによってもとの形に戻るとも言える.なお,残りのひずみエネルギーすなわち図の OABCO の面積は,主に熱となって棒の内部で消費される. ところで,荷重と応力の関係 P = A s ,伸びとひずみの関係 l = l e を上式に代入すれば となり, u は棒中の単位体積当たりのひずみエネルギーである.そして,単位体積あたりの弾性ひずみエネルギー(図の三角形 CBD の部分)は である.すなわち,応力が s のとき,棒には上式で与えられる単位体積あたりの弾性ひずみエネルギーが蓄えられることになる.そして,弾性変形の場合は,塑性分はないから,単位体積あたりのひずみエネルギーと応力あるいはひずみの関係は 上式は,引張りを例にして導いたが,この関係は荷重の形式にはよらず常に成立する.以上まとめれば次のよう.
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.
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転生者の私に挑んでくる無謀で有望な少女の話 1 あらすじ・内容 天才少女が平凡な少年に一度も勝てない秘密とは?
全て表示 ネタバレ データの取得中にエラーが発生しました 感想・レビューがありません 新着 参加予定 検討中 さんが ネタバレ 本を登録 あらすじ・内容 詳細を見る コメント() 読 み 込 み 中 … / 読 み 込 み 中 … 最初 前 次 最後 読 み 込 み 中 … 転生者の私に挑んでくる無謀で有望な少女の話 2 (ヒーロー文庫) の 評価 55 % 感想・レビュー 8 件
この本の面白いところは、転生者である主人公が凡人でありながらも、天才たちについて行こうと努力するところが、読んでいてとても共感でき、自分も頑張ろうという気になれます。また、小説家になろうに掲載されていた時の内容に加え、主人公の娘の話など色々と付け足されており、なろうで読んだ方も読んで楽しめると思います。