降伏強度とは、材料を塑性変形させずに材料に発生させることができる最大の応力を指す言葉です。降伏強さは、材料の弾性限界の適切な推定値です。これは、材料が永久に変形する応力点として定義されます。材料は、降伏点に達する前に弾性的に曲がりますが、加えられた力が取り除かれると、常に元の形状に戻ります。降伏点に達すると、変形のごく一部が元に戻せなくなります。
耐力の重要性
材料の降伏強さは物質の最大荷重限界を反映するため、コンポーネントの開発と製造には材料の降伏強さを理解し、熟知しておくことが重要です。その結果、降伏強度は、プレス、圧延、鍛造など、さまざまな材料の製造に使用される製造プロセスにおいて重要です。通常、降伏強度は温度の上昇とともに減少し、ひずみ速度とともに増加します。前者が当てはまらない場合、その物質は「降伏強度/降伏応力異常」を示すと言われています。これは、超合金で頻繁に観察される現象です。これらの材料は、高温での並外れた強度を必要とする用途によく使用されます。材料の降伏強度は、地震などの予期しない衝撃荷重を受ける可能性のある構造を作成する場合に特に重要です。これらの条件下では、エネルギーの大部分を吸収するため、材料の塑性領域が重要になります。このように、予期せぬ圧力や負荷に長時間耐える材料の能力により、安全対策を実施することができます。
降伏強さの計算式
エンジニアや科学者は、降伏応力の問題を解決するために、材料の機械的挙動を記述する多くの式に依存しています。引張、圧縮、せん断、または曲げのいずれであっても、材料が耐えることができる極限応力は、材料が耐えることができる最大応力です。降伏応力は、塑性変形を引き起こす応力値です。降伏応力の正確な数値を決定するのは難しいかもしれません.
降伏応力は、ヤング率、応力方程式、0.2% オフセット規則、フォン ミーゼス基準など、さまざまな式を使用して定量化されます。
ヤング率
ヤング率は、材料の応力-ひずみ曲線の弾性部分の勾配です。エンジニアは、材料サンプルのデータを繰り返しテストして蓄積することにより、応力-ひずみ曲線を作成します。ヤング率 (E) の計算は、グラフから応力とひずみの値を読み取り、応力で割るのと同じくらい簡単です。
応力方程式
次の式は、応力 (シグマ) をひずみ (イプシロン) に関連付けます:
σ=E×ϵ
このリンクは、フックの法則が当てはまる領域でのみ当てはまります。フックの法則は、弾性材料には伸ばされた距離に比例した復元力が含まれていると主張しています。降伏応力は塑性変形のポイントで発生するため、弾性範囲の終わりを示します。この式を使用して降伏応力値を推定します。
0.2 パーセントのオフセット ルール
0.2% オフセット ルールは、降伏応力に対して最もよく使用される工学的推定です。この規則を使用するには、降伏ひずみが 0.2% であると仮定し、材料のヤング率を掛けます:
σ=0.002×E
エンジニアは、他の計算と区別するために、これを「オフセット降伏応力」と呼ぶことがよくあります。
フォン ミーゼス基準
オフセット アプローチは 1 つの軸に沿った応力に適していますが、特定のアプリケーションでは 2 つの軸を処理できる式が必要です。これらの問題にフォン ミーゼス基準を適用します。
(σ1 −σ2 )²+σ1² +σ2² =2σ(y)
どこ
σ1 =x 方向の最大せん断応力
σ2 =y 方向の最大せん断応力と
σ(y) =降伏応力。
結論
材料の降伏強度は、引張試験を使用して決定されます。応力-ひずみ曲線は、テストの結果を示すために使用されます。材料の降伏強度は、応力-ひずみ曲線が比例関係から逸脱する応力によって決まります。一部のポリマーの線形弾性特性により、材料は弾性的に線形に伸び、材料が最大強度に達すると壊れます。特定の材料方法を使用して、材料の降伏強度を高めることができます。ただし、応力-ひずみ曲線から一部の材料の正確な降伏点を定義することには問題があります。これは、これらの材料の降伏点が急激に発生しないためです。むしろ、範囲全体で発生します。
