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材料工学「ヤング係数」についての質問です。

質問者

ooleoo060さん

2012/2/415:10:26

材料工学「ヤング係数」についての質問です。

鋼材のヤング係数は引張強度とは大きな相関はなく、ほぼ一定と伺いました。

しかし、ヤング率E=ひずみε/応力σで表すことができますから、引張強度が大きくなれば応力も変化し、結果としてヤング係数も変化するのではないですか?
ヤング係数が変化する場合について整理しきれずに困っています。
『ヤング係数は引張強度とは大きな相関はなくほぼ一定』というのは、他の材料(コンクリートや木材)についても同様のことが言えるのでしょうか?

恐れ入りますがヤング係数について分かる方、ご回答お願い致します。

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ozisan8888さん

編集あり2012/2/417:39:30

ヤング率E=ひずみε/応力σ

応力σが大きくなれば、
ひずみεも比例的に大きくなるだけでヤング率Eは一定です。
と言うか、一定だから「係数」にしているんです。
だからこそ、弾性域とか呼ぶと思いますけど。

ヤング率Eは個々の材料固有の係数です。
鋼材にもいろいろありますが、
大きく変わる事はないと言う話では?

木材では樹種によって大きな幅があると思います。

質問した人からのコメント

2012/2/6 13:12:24

ご回答いただきました皆様に感謝申し上げます。
どの方の回答も大変分かりやすく、優劣をつけられなかったため、
一番初めに回答いただいたozisan8888さんをベストアンサーに選ばせて頂きました。

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2012/2/610:13:35

私も疑問に思いましたのでメーカーに問い合わせてみました。実際無視できる多少のばらつきは有るものの、理論上は鋼材の場合は一定と言う事でした。

コンクリートは強度が高いほどヤング係数は設計上無視できな数値になります。鉄とコンクリートで何故この様に異なるかは、材料の組成(分子間の結合力)が異なるからです。

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veataniさん

2012/2/423:39:14

弾性係数(ヤング係数)は、応力度に対してどれくらい歪が発生するかの値です。
強度が高い鋼材は、降伏するまでに沢山歪が出る(伸びる)ということです。
高い応力度まで降伏せず、線形に伸びるっておとですね。
コンクリートについては、高い強度のもほど弾性係数が高くなります。
柔らかい石の性質から、ガラスような硬い性質のものに変わっていくと考えてください。
実際、圧縮試験をすると、超高強度コンクリートは、ガラスのうように飛散破壊します。
なお、蛇足ですが………
弾性係数は、一直線の線形応力歪曲線を前提としたものです。
材料によりガラスのように脆弱に壊れるものもありますし、ゴムのようにジリジリと伸び抵抗するものもあります。
鋼材も、SS材、SM材、SD材等、その応力歪曲線が異なるものが多数あります。
脆いが硬く丈夫なもの、柔軟性(塑性)がありねばり強いが降伏点応力が低いもの多々あります。
もう少し、「応力歪曲線」というものを勉強されるこことをお勧めします。

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kkdd4814さん

編集あり2012/2/421:59:16

応力-ひずみの関係式はσ=E・εです。
(応力とヤング係数は同じ単位)
ヤング係数は材料の特性値で弾性域内では一定で変化しません。
したがって応力とひずみは弾性域では比例の関係にあり、応力度が大きくなればひずみが大きくなります。
同じ応力度を作用させた場合、ヤング係数が大きい部材のひずみは小さく、ヤング係数の小さい部材のひずみは大きくなります。
また引張強度とは材料に引張力を加え、降伏を経て破断するときの応力度です。
すなわちヤング係数は、材料に応力度を加えたときの伸びやすさの指標であり、材料強度の指標の一つである引張強度とは相関はありません。

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