構造力学材料のひずみとヤング率E

屋外広告士> 構造力学　2017/09/15

ひずみ度　$\varepsilon$ （イプシロン）

応力が生じると材料が収縮したり変形したりする。元の寸法に対するひずみの割合をひずみ度（$\varepsilon$）とする。

弾性係数　（ヤング率　$E$ ）

応力が小さければ、力を取り除けば材料は元の形に戻る。応力が小さいとき、応力度とひずみ度の関係は直線的な比例関係に近い。この比例関係の比率を弾力係数と言う。

ヤング率が大きいほど変化が小さく硬い（剛な）材料である。

例）　同じ寸法形状で同じひずみを与えるのに、鋼材はコンクリートの10倍の力が要る。

曲げ剛性

ヤング率Eは構造物としての変形に関する重要な要素。

断面2時モーメント$I$との積$EI$が曲げ剛性と呼ばれ、たわみ(変形)に関連している。

クリープ

長時間の外力がかかると、力を増やさなくてもひずみが増大する現象を言う。

クリープ限度

ひずみが増さない程度の応力の限界。

・コンクリートでは圧縮の強さの85％
・木材では曲げ強さの40％～50％、引張強さの60％程度

疲労

弾性範囲内の応力でも、長時間繰り返し荷重を受けると強度が低下し破壊すること。

疲労限度：　繰り返し回数$2\times10^5～10^7$回程度。
鋼材：　引張強さの50％
コンクリート：　圧縮強さの50％
木材：　曲げ強さの28％

脆性破壊

変形能力の乏しい材料の脆さによって破壊に至ること。

低温時の鋼材やガラス、プラスチックに亀裂や割れが生じることも脆性破壊。

靭性

応力が一定でもひずみだけが増加する降伏点を超えてひずみ度が増加しても、応力度の上昇（ひずみ硬化）があり、破壊するまでに粘りがあること。

コンクリートは靭性がない脆性材料。