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引張強度!詳しく知りたい!







<目次>

  1. 引張強度ってなに?

  2. 材料が元に戻る弾性限度!

  3. 最大応力が引張強度!?







引張強度ってなに?




引張強度?よく耳にする専門用語ですね。




なんとなく理解しているが詳しく説明するのは難しい?っという方は多いかと思いますので、今回は引張強度について詳しく説明していきます。





引張強度は、機械・設備等の工業製品を設計する上で、考慮しなければならない機械的特性の一つです。硬さや圧縮強度と同様に大切な特性になります。


対象の部品には引っ張り方向に、最大どのくらいの荷重がかかるのか想定し、その荷重で破断しない材料を選定する必要があります。材料が破断しない目安となる機械的特性が引張強度です。下図はそれをグラフに表わしたものです。




材料に力を加えていくと、左右方向に伸びて変形し最終的には破断します。最終的には破断してしまうので当たり前と言えば当たり前のことですが、そこに至るまでの応力のかかり方に注目して頂ける引張強度について理解が深まるかと思います。




引張強度試験の動画






材料が元に戻る弾性限度!




材料は図にある弾性限度までは、加えた荷重を止めると、材料が伸びていても元の長さに戻りますが、弾性限度を超えると、元に戻ることができず変形してしまいます。よって、設計する場合は、この弾性限度内に収まる歪量となるように設計する必要があります。


当然ですね。変形や寸法変異があっては部品や材料の持つ本来の性能を満たすことは難しいです。よってここが設計者にとって一番大事なポイントなります。







さらに荷重を加えていくと、上降伏点に達します。上降伏点に達したあとは、材料に亀裂が入り一旦は荷重が抜け、下降伏点に至ります。この状態は材料が伸びきってしまった状態になります。この状態ではもう元には戻りません。





その後、さらに荷重がかかり最大の応力まで達します。この状態を「引張強度」といいます。従って、引張強度はその材料が持つ、限界の強度となります。









最大応力が引張強度!?





下図では、引張強度=最大応力なので壊れる寸前の状態だということがわかるかと思います。引張強度を基準に設計すると非常に危険なので注意して下さい。





設計においては引張強度ではなく、弾性限度がより重要であることをご理解頂けたかと思います。また、応力のかかり方は材料のよって違いますので機械的特性を十分把握して下さい。さらに安全率を考慮すれば、より安全な設計になるかと思います。