材料に負荷がかかると、変形が発生します。この変形は、弾性または塑性である可能性があります。弾性変形と塑性変形とは？物体が変形する力を取り除いた後に元の形状とサイズに戻る場合、その変形は弾性変形と呼ばれ、物体は弾性体と呼ばれます。元の形状とサイズに戻らない場合は、プラスチック製のボディです。ここで、変形力とは、物体の変形の原因となる力を指します。この資料では、弾性変形に焦点を当てています。弾性特性と弾性応力とひずみについて詳しく説明しましょう。
弾力性:
弾性とは、変形力を取り除いた後、物体が元の形と大きさに戻る特性です。そして弾力のある体を弾性体と呼びます。
ストレス:
応力は、単位面積あたりの内部復元力として定義されます。例を挙げてみましょう。ゴムワイヤーに力を加えると伸びます。しばらくして力を抜くと、ゴムは元の形と大きさに戻ります。ここで問題は、ゴムを元の位置に戻す原因となる力は何ですか?次のように説明できます。外力を加えると、内力が発生します。この復元力の大きさは、ワイヤの伸びが大きくなるにつれて大きくなります。外力を取り除くと、その復元力によりゴム線は元の形と大きさに戻ります。つまりストレスとは、体内で働く単位面積あたりの復元力です。
単位:Nm-2
プレッシャーとストレスの違い:
圧力と応力は同じ単位と次元を持ちますが、同じ物理量ではありません。圧力は単位面積あたりの外力で、応力は単位面積あたりの内力です。ストレスが内部現象であるのに対し、圧力は外部現象です。
ストレスの種類:
さまざまな種類のストレスについて以下に説明します:
- 引張りおよび圧縮応力:引張りまたは圧縮応力は、単位面積に対して垂直に加えられる単純な力です。引張応力は引張力に対して定義され、圧縮応力は圧縮力に対して定義されます。
ストレス =FA
ここで、F は面積 A に垂直な力の大きさです。
- せん断応力:せん断応力も単位面積あたりの力ですが、ここでは力のベクトルは表面に対して垂直ではなく、力のベクトルは面積の平面上にあります。または、力を特定の表面積に対する接線力として定義することもできます。
せん断応力=FA
ここで、F は、面積 A を持つ表面の接線方向に作用する力の大きさです。
<オール>ひずみ
ひずみは、単位形状、長さ、または体積あたりの形状、長さ、または体積の変化として定義されます。
長さ L の棒が引張力の作用によって弾性変形することを考えてみましょう。さて、ロッドの長さはL+Lです。
長さの変化 =L および元の長さ =L
ひずみ =長さの変化元の長さ =LL
ひずみは物理量を除いた単位です。
株の種類
ストレスと同様に、歪みも同様の方法で分類されます。
<オール>縦ひずみ=Ll
L=長さの変化
L=元の長さ
- せん断ひずみ:せん断応力が断面に作用すると、せん断ひずみが発生します。このひずみを理解するために、断面が正方形の物体の例を見てみましょう。図に示すように、力は正方形の断面に平行に作用しています。
図から、断面上の総力と総トルクはゼロであると結論付けることができます。これは、物体が回転と並進の平衡状態にあることを意味します。したがって、せん断力により、図に示すように変形が発生します。
せん断ひずみ =DD'AD=h
- 体積ひずみ:体積応力が物体に作用すると、物体の体積が変化します。体積ひずみは、元の体積に対する体積の変化として定義されます。
体積 V の物体を考えてみましょう。変形後、その体積は V+V になり、体積の変化は V になります。
したがって、体積ひずみ =VV
応力とひずみの関係:
体のストレスと歪みには関係があります。これはフックの法則と呼ばれます。
フックの法則によると、応力はひずみに比例します (弾性限界まで)
応力∝ひずみ
または Stress/Strain=constant
この定数はヤング弾性率と呼ばれます。
またはFA=LL
結論
材料工学と科学では、材料の弾性特性に関するさまざまな研究と応用があります。材料への応力が増加すると、さまざまな制限によって説明されるさまざまな変化が起こります。この学習資料は、弾性特性、応力とひずみの定義、応力とひずみの種類などに関する注意事項で構成されています。
