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応力-ひずみ曲線について。 このグラフは何を意味するのでしょうか? また、応力...

kirarutoさん

2008/10/1620:04:12

応力-ひずみ曲線について。
このグラフは何を意味するのでしょうか?
また、応力緩和って何ですか。

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tribute_2x2さん

2008/10/1700:35:22

物質を引き伸ばそうとすると、力が必要です。

何%伸ばそうとしたら(何%ひずみのときに)どれだけの力が必要か(もどろうとする応力がどれだけかかるか)というのを実測してグラフにしたものが、応力-ひずみ曲線(SSカーブ)です。

少し伸ばすだけなら、力をかけるのをやめたら元のサイズに戻ることもあります。まさにバネのような状態なので、弾性変形といって、フックの法則のようにひずみと応力が比例して原点から傾き=弾性率の直線になります。

しかし、あまりに伸ばしすぎると素材が耐え切れなくなってちぎれたり、くびれて変形することでのびに対応しようとし始めます。そうなると力を抜いても元の形にもどりません。いわゆる塑性変形です。こういうくびれている間は、応力(のばすのに必要な力)は一定のままなのに、ひたすら伸びつづける、ということも起きます。そうなると、応力一定の平らなグラフの部分ができます。

さらに限界まで伸ばしていくと、くびれても伸びきれなくなり、いつかは千切れてしまいます。その寸前に力がさらに要るようだと、平らだったグラフが一旦また傾きをなして上がって、限界(破断伸度、破断張力)で切れてしまい、グラフもそこで終わります。

なお、こうやって伸ばしている間で一旦止めて放置しておくと、伸びにあわせて変形することで応力が無くなる(力なしでもその長さを保つように塑性変形してしまう)ということも起きます。これが応力緩和で、材質が変形することで伸びに対抗しようとする応力が減るという現象です。

長い間束ねてまきつけておいたゴムバンドが、知らないうちにベロベロに伸びてしまって、外しても元の形に戻らない、というのも、応力緩和の一例です。

質問した人からのコメント

2008/10/22 21:03:18

降参 参考になりました。ありがとうございました。

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yutaro82さん

2008/10/2022:32:55

Stress-Strain Curve(S-Sカーブ)は一目見るだけで、弾性的な材料か(粘り強い材料か)もろい材料かがわかります。
曲線の下の面積からヤング率も求まります。人の性格を表しているみたいで大好きな曲線です(関係ないか・・・)。
力がかかっている部分が徐々に他のエネルギー(熱や運動エネルギー)に代わって放出される状況を応力緩和と言います。

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goma_hiroshiさん

2008/10/1623:04:58

大雑把にいうとフックの法則の固体版というところでしょうか。

応力緩和とは応力が集中するところは大きくひずむことによって応力が集中しにくくなるということでしょうか。
「く」の字型の固体に両端から曲げると曲がっている部分に応力が集中してまっすぐ伸びることにより、そこの応力集中がなくなるイメージです。

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