材料力学：材料の強度試験―引張試験と圧縮試験を理解する

こんにちは。今日は、引張試験と圧縮試験について簡単にお話しします。

引張試験を理解する

材料の機械的性質を測定する最も基本的な実験の1つが引張試験です。引張強さ、伸び、永久変形を調べるために実施します。

引張試験機

 

一般的な引張試験機では、大きなつかみ具の間に試験片を取り付けて引っ張ります。生じた変形を測定装置が記録し、自動制御・データ処理システムが結果を整理してグラフで表示します。

引張試験片

試験片の端部は、つかみ具の位置で損傷しないよう幅広くなっています。端部で破壊すると、つかみ具付近の応力分布が均一ではないため、求める材料情報を得られません。適切に設計された試験片は、応力分布が均一で純粋な引張だけを受ける部分で破壊します。

標準寸法と荷重の加え方

試験結果を比較できるようにするには、試験片の寸法と荷重の加え方を標準化する必要があります。米国の主要な標準化機関の1つであるASTMは、材料と試験の仕様・規格を発行する技術協会です。類似する機関にはASAやNISTがあります。

圧縮試験を理解する

圧縮試験は、金属やコンクリートなどが耐えられる最大圧縮荷重を求めるために実施します。構造物の安定性を確保するために欠かせません。

圧縮試験片

材料を適切に支持するつかみ具から圧力を加え、耐えられる最大圧力を測定します。図のように立方体や円柱の試験片を使い、試験片の短縮量を測って荷重とともに記録します。

コンクリートの圧縮強度試験

重要な建設工事では、コンクリートの圧縮試験を行い、必要な強度が得られたかを確認します。試験片の例として、直径6インチ、長さ12インチ、材齢28日のものを使います。岩石の圧縮試験では、同様の形でやや小さい試験片を使います。

今日は、実際の実験室で行う材料の強度試験について学びました。ありがとうございました。