弾力性:
弾性は、変形を加えている力が取り除かれたときに、変形した物体が本来の形に戻る能力として定義されます。この可能性を持つ物体は弾性的に振る舞うと述べられており、弾性体と呼ばれます。
例 – 石英繊維。
可塑性:
圧力が弾性限界を超えて「定期的に増加」すると、材料は「塑性変形」を起こします。
例 – パラフィンワックス
フックの法則:
この有名な物理法則は、著名な物理学者ロバート・フックによって与えられました。 「応力とひずみ」の関係は「フックの法則」で示されます。フックの法則の声明によると、「小さな変形の場合、応力はひずみに正比例します。したがって、
応力∝ひずみ
または、応力 =E × ひずみ
ここで、E は比例定数として定義され、弾性率として知られています。
応力とひずみに関するフックの法則は、すべての材料に有効です。これは経験則です。
応力-ひずみ曲線:
応力 - ひずみ曲線は、「応力とひずみ」の間にプロットされた一種のグラフです。このグラフは、さまざまな材料に引張応力が加えられたときの「応力とひずみ」の関係を説明しています。
この曲線は、実験結果に基づいてプロットされています。この実験では、円柱または麻ひもを取り、力または引張応力を加えて伸ばします。次に、その物体の長さの変化 (歪み) と、長さの変化を引き起こすために加えられた応力に注目します。この読み取り値を利用して、x 軸にひずみ、y 軸に応力をとってグラフをプロットします。
グラフの説明:
地域 O から A – 上のグラフでは、O から A までの領域が直線または線形であることがわかります。これは、この地域ではフックの法則が守られていることを意味します。
地域A～B- A から B の領域では、加えられる応力と発生する歪みは互いに比例しません。したがって、加えられた力が取り除かれると、物体は元の寸法に戻ると結論付けることができます。
ポイント B- 曲線の点 B は、曲線の降伏点または弾性限界として知られています。降伏点に対応する引張応力を降伏応力と呼び、Sy で表します。さらに、荷重を増やすと、応力が降伏応力を超え始めます。これは、応力に小さな変化があったとしても、ひずみが急速に増加することを意味します.
リージョン B から D- この領域では、応力を少し変化させても、ひずみは急速に増加します。 B と D の間の点 C で加えられた力を取り除くと、物体は元の寸法に戻りません。したがって、適用された引張応力がゼロの場合、ひずみはゼロに等しくないと結論付けることができます。これが体に生じる変形で、私たちはこの変形を塑性変形と呼んでいます。 この時点で、材料は恒久的なセットを持っていると言われます.
ポイント D と E- グラフ中の「D点」を「材料の極限引張強さ」と呼びます。点 D を超えると、材料に追加のひずみが発生します。引っ張り強度を下げても破断します。点 E は骨折点として定義されます。
- 点 E と点 D の間の距離がそれほど離れていない場合、その材料は脆性材料と呼ばれます。
- E 点と D 点が離れている場合、その材料は延性材料と呼ばれます。
応力-ひずみ曲線は材料に依存し、材料ごとに異なります。たとえば、延性材料の応力-ひずみ曲線は、脆性材料の曲線とは異なります。
上の図の曲線は、延性材料の応力-ひずみ曲線です。延性材料の例としては、銅、アルミニウム、マグネシウム合金があります。
脆性材料は、破断点に達する前に非常に小さな伸びを示す材料として定義されます。
例 – 高炭素鋼とコンクリート。
永久伸びは、脆性材料の応力-ひずみ曲線で 10% 未満です。
例外
下の図は、心臓にある大動脈に存在する弾性組織の応力-ひずみ曲線を表しています。この応力-ひずみ曲線では、弾性領域は非常に大きくなっていますが、それでもフックの法則には従いません。また、可塑性領域は存在しません。大動脈の弾性組織やプラスチック ゴムなどの例外は、エラストマーと呼ばれます。それらは引き伸ばされて大きな歪みを引き起こす可能性があります.
結論
「実験結果」をもとにプロットしたグラフです。このグラフまたは曲線は、材料にかかる引張応力とひずみの関係を説明しています。適用される引張応力を徐々に増加させ、それぞれひずみの変化に注目します。これらの読み取り値を使用して、グラフをプロットします。このグラフは、すべての材料で類似しているわけではありません。素材ごとに異なります。応力-ひずみ曲線は、脆性材料と延性材料を区別するのにも役立ちます。応力-ひずみ曲線を利用して、フックの法則に従う材料を簡単に特定できます。
