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忘れたらアカン...材料力学で出てくる「降伏比」の意味は、どう使うか。

■降伏比とは、「降伏点/引張強さ」のことです。

降伏比とは引張強さに対する降伏点の比率のことです。

降伏比が高いということは引張強さと降伏点に差がないということから、伸び始めるとすぐに破断して

しまうことを意味します。


よく使われるものに、ボルトの強度区分に関するものがあります。

ボルトの強度区分は4.6とか12.9などと示されています。ピリオドの、前の4や12は引張強さが

4000N/mm2、12000N/mm2であることを示しています。

ピリオドの後の6とか9は、降伏比を表すので、強度区分4.6のボルトの降伏点は4000×0.6=

2400N/mm2、12000×0.9=10800N/mm2であることを示しています。

降伏比は、引張強さが大きいほど1に近づくのが一般的にです。



■機械を作る時の降伏比の考え方

機械の設計では、各部の応力が降伏点を越えないようにするので、設計上は降伏比が1に近い

ほうが経済的に有利に思えますが、引張強さまでの余裕が少ないことは、少しの変形で破損すること

になり余り好ましいことではありません。

材料として伸びが優れていても、降伏比が1に近いと、もろく破壊する可能性がありからです。

引張り荷重の場合でも、はりなどの曲げ荷重の場合でも、σ=σYに達すると、

それ以上に増加できず、極微小なたわみで破壊することになります。





■降伏比を考えずに塑性設計を行ってしまっている例

機械設計では、通常は弾性設計を行うことになっているが、次の場合のように無意識に塑性設計

になっている場合があります。

・トラス構造で、節になる点はピンとして強度計算を行いますが、完全なピンとなっていない場合も

あります。

・ぼるとが一列に並んでいる場合、両端のボルトと真中のボルトとでは、かかる応力にかなり差が

あるのに一様な応力として考えます。


これらの考え方の根底は、一部が降伏しても、そのままの応力を持続しながら変形を続けて、最終的

には全体として、予想した応力に落ち着くであろうとの信念をもって設計するとの考えがあります。

しかしながら、この考え方は十分に伸びることができる材料でないと、その根底が崩れます。

実際には、安全率をかなり大きくして不確かさをカバーしていると考えるのが正しいです。





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ジャンル : ビジネス

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