材料を引っぱりながら応力とひずみを記録すると、材料の性質を表す曲線が得られます。安全に使うための安全率もあわせて学びます。
栗原 せな
先生、金属を引っぱっていくと、応力とひずみの関係が曲線を描くと聞きました。
これが応力ひずみ線図ですか？
緑川 カナ 先生
そうよ、せなさん。
軟鋼を引っぱると、はじめは応力とひずみが比例して直線になるの。
この限界が比例限度ね。
緑川 カナ 先生
さらに引っぱると、力を除いても元に戻る限界の弾性限度を越え、やがて応力があまり増えないのに伸びる降伏点が現れるの。
黒崎 サニー
降伏って、材料が『もう限界〜』って音を上げる感じ？
緑川 カナ 先生
面白い表現ね、まさにそんな感じ。
そのあと応力は最大値に達するの。
この最大の応力が引張強さよ。
麦倉 ふわり
ふぇぇ〜、そんなにたくさん段階があるんですねぇ。
栗原 せな
では、実際に材料を使うときは、この引張強さぎりぎりまで使ってよいのですか？
緑川 カナ 先生
いいえ、それは危険なの。
安全のために余裕を持たせた許容応力までしか使わないのよ。
そして安全率=引張強さ÷許容応力、で表すの。
栗原 せな
つまり、安全率の値が大きいほど余裕が大きく、安全側の設計になる、という理解で合っていますか？
緑川 カナ 先生
合っているわ。
ふふっ、大事な設備ほど安全率を大きく取る、と覚えておくといいわね。
確認クイズ
引張強さが400MPaの材料を、許容応力100MPaで使うときの安全率はいくらか。
- 0.25
- 4
- 300
- 500
こたえを見る
正解: 2. 4
正解は2。安全率=引張強さ÷許容応力=400MPa÷100MPa=4です。値が大きいほど安全側になります。