応力 と ひずみ の 関係
4 ポアソン比の定義 長さが$L_0$,直径が$d_0$の丸棒に引張荷重を作用させる場合について考える( 図1. 4 )。ある荷重を受けて,この棒の長さが$L$,直径が$d$になったとすれば,この棒の長手方向(荷重方向)のひずみ$\varepsilon_x$は \[\varepsilon_x = \frac{L – L_0}{L_0}\] (5) 直径方向のひずみ$\varepsilon_y$は \[\varepsilon_y = \frac{d – d_0}{d_0}\] (6) となる。ここで,荷重方向に対するひずみ$\varepsilon_x$と,それに直交する方向のひずみ$\varepsilon_y$の比を考えて以下の定数$\nu$を定義する。 \[\text{ポアソン比:} \nu = – \frac{\varepsilon_y}{\varepsilon_x}\] (7) 材料力学ではこの定数$\nu$を ポアソン比 と呼ぶ。引張方向のひずみが正ならば,それと直交する方向のひずみは一般的に負になるので,ポアソン比の定義式にはマイナスが付くことに注意したい。均質等方性材料では,ポアソン比は0. 5を超えることはなく,ほとんどの材料で0. 応力とひずみの関係 曲げ応力 降伏点. 2から0. 4程度の値をとる。 5 せん断応力とせん断ひずみ 次に, 図1. 5 に示すように,着目する面に平行な方向に作用する力である せん断力 について考える。この力を単位面積あたりの力として表したものが せん断応力 となる。着目面の断面積を$A$とすれば,せん断応力$\tau$は以下のように定義される。 \[\text{せん断応力:}\tau = { Q \over A}\] (8) 図1. 5 せん断応力,せん断ひずみの定義 ここで,基準長さに対する変形量の比を考えてせん断変形を表すことを考える。いま,着目している正方形の領域の一辺の長さを$L$として, 図1. 5(右) に示されるように着目面と平行な方向への移動量を$\lambda$とすると,$L$と$\lambda$の比が せん断ひずみ $\gamma$となる。 \[\text{せん断ひずみ:} \gamma = \frac{\lambda}{L}\] (9) もし,せん断変形量$\lambda$が小さいとすれば,これらの長さと角度$\theta$の間に,$\tan \theta \simeq \theta = \lambda/L$の関係が成立するから,せん断ひずみは着目領域のせん断変形量を角度で表したものととらえることができる。 また,垂直応力と垂直ひずみの関係と同様に,せん断応力$\tau$とせん断ひずみ$\gamma$の間にも,以下のフックの法則が成立する。 ここで,比例定数$G$のことをせん断弾性係数(横弾性係数)と呼ぶ。材料の弾性的性質に方向性がない場合,すなわち材料が等方性材料であれば,ヤング率$E$とせん断弾性係数$G$,ポアソン比$\nu$の間に以下の関係式が成り立つ。 \[G = \frac{E}{2(1 + \nu)}\] (11) 例えば,ヤング率206GPa,ポアソン比0.
応力とひずみの関係 コンクリート
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応力とひずみの関係 鋼材
○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
応力とひずみの関係 曲げ応力 降伏点
クイズに挑戦!
応力とひずみの関係 曲げ応力
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566 計算結果 応力 σ(MPa) 39. 789 計算結果 ひずみ ε 0. 013 計算結果 変形量 ⊿L(mm) 0. 261 計算結果(引張:伸び量、圧縮:縮み量) 以下のサイトで角棒の計算をすることができます。 技術計算ツール 「棒材の引張/圧縮荷重による応力、ひずみ、変形量の計算」 【参考文献】 日本機械学会(編) 『機械工学便覧 基礎編 材料力学』 JIS K7161-1:2014 「プラスチック−引張特性の求め方-第 1 部:通則」 次へ 応力-ひずみ曲線 前へ ポアソン比 最終更新 2017年4月21日 設計者のためのプラスチック製品設計 トップページ <設計者のためのプラスチック製品設計> 関連記事&スポンサードリンク