降伏強さと引張強さの定義を知らなければ、工学と材料科学は存在できません。. これら 2 つの特性は、材料が応力と荷重にどのように反応するかを定義します。. 降伏強度は、材料が変形できる点です。. 引張強さは、材料が破損する前に材料に加えることができる最大荷重です。. それで, この記事ではプロパティの詳細を説明します, 数式, 比較, 両方のプロパティの物理的意味. このほかにも, 主に降伏強度と引張強度の比較について説明します。.
応力-ひずみ曲線の基礎
凝集性 ストレスや緊張 応力下での材料のサイズまたは形状の変化を表す曲線です。. それで, ストレスが高まると, 材料は初期段階で弾性的に挙動し、初期形状を回復することができます。. その後, 降伏点は弾性変形段階を与えます, そして変更は永続的です. ここでは、材料が曲線で破断し、極限の引張強度が求められます。. それで, この点を超えて, 素材がストレスに耐えられない.
降伏強度とは?
これは、応力を加えた後に材料が実際の形状を回復できない応力-ひずみ曲線上の点です。. 塑性ひずみは永久変形に対する耐性の程度です。, 構造工学および機械工学における重要な特性. 経験豊富なエンジニアは、降伏強度を使用して、特定の材料が永久変形を受けることなく耐えられる荷重を推定します。.
降伏強度の計算式
降伏強度を計算できます (s_y) として:
σy=Fy/Ao
ここ
Fy = 降伏点にかかる力,
𝐴o = 元の断面積
引張強度とは?
それはまた、 極限引張強さ (UTS)ストレスレベルを指します. ここ, 材料は破損するまで引き伸ばしたり引っ張ったりする必要があります。. ここでの応力-ひずみ曲線は、材料が加えられた荷重に対して最大の抵抗を発揮する場所です。. 引張強度に達した後, ネッキング領域がある; その後, 材料が壊れて壊れる. 一部の用途では、高応力に対する材料の耐久性を確認するために引張強度が重要です。.
引張強さの計算式:
引張強さを計算できます (s_t) として:
σt = フィート/アオ
どこ:
𝐹𝑡 = 材料が保持する最大力,
𝐴o = 材料の元の断面積です.
降伏強さと引張強さの比較
降伏強さと引張強さの一般的な違いのいくつかを以下に示します。：
1. 定義と目的
YS と UTS は材料工学において非常に重要です. 各プロパティは異なる機能を果たします, つまり. 応力下での材料の挙動を分析する. 降伏強度は、材料が永久変形を受けて元の形状に戻る応力レベルを定義します。.
引っ張りながら (極限引張強さ) 材料が破損する前に耐えられる最高の応力. 作用線に沿って作用する力を応用して、同様の線を引き離します。.
2. 応力-ひずみ曲線とその上の位置
降伏強度は、弾性変形のみを示すセグメントから、より永久的な形状変化を示す応力-ひずみ曲線の後続部分への移行部分で決定されます。. 引張強さは、最大引張応力を示すピーク値によって解決できます。これは、ネッキングや破損に至るまでの荷重に耐える材料の能力です。.
3. 建設構造への応用
降伏強度は、応力下で構造が形状を失わないことを保証するために適用されます。. 例えば, 降伏強度は、建物の柱や橋梁のような耐荷重部材に影響します。. 抗張力, しかし, 引張力に直面したときに材料が簡単に破損しないように十分な高さがある.
4. 安全率の考慮事項
降伏強度は安全率の設計限界として選択されます. この降伏点を超える可能性のあるいくつかの材料は脅威となります. この脅威は構造の完全性を損ない、変形させる可能性があります. 引張強度は力レベルの究極の限界を提供します. このレベルを超えると, 高応力用途では破壊が発生する可能性があります.
5. 材料の延性と材料の脆性
治具の強度、剛性と無謀性もこれらの強みに貢献します. 降伏強度は延性と一致することが多い, つまり, このような材料は永久変形する前に、より高い荷重に耐えることができます。. 一般的に, 引張強さは延性材料の方が高くなる傾向があります. しかし、脆性材料でも降伏強度に比例して高い引張強度が得られる可能性があります。, 彼らは簡単に壊れてしまうかもしれない.
6. 現実生活や産業での応用
さらに, 降伏強度はコンポーネントの形状にとって重要であり、通常の荷重下では永久変形を必要としません。. 一方で, 引張強さは航空宇宙や自動車などの分野で重要です. ここでは、物質は破壊することなくトルクに応答する必要があります。.
7. 試験と測定に使用される技術
それぞれの特性を測定する手順さえ異なります. 降伏強度は、塑性変形が始まるまでの応力を加えるか、材料に塑性変形を起こす応力を加えることで得られます。; 収量は、次のようなオフセット方法を使用して決定できます。 0.2% 金属用. ただし、引張強度は、破損または破壊が発生するまで段階的に応力を加えることによって行われます。.
8. 温度と環境の影響
温度とその他の条件はこれらの両方の特性に影響を与える可能性があります. 弾性により材料の降伏強度が低下する可能性があります. これは、材料が変形せずにサポートできる応力レベルを定義するためです。. 引張強さは温度にも依存します. ほとんどの材料は低温条件よりも高温の方が硬くなる傾向がありますが、.
| 財産 | 降伏強さ | 抗張力 |
| 意味 | 永久変形が始まる応力. | 破壊前の最大応力. |
| 応力-ひずみ曲線上の点 | 弾性変形から塑性変形への移行. | 材料が破損する前のピーク. |
| 単位 | MPaまたはpsi. | MPaまたはpsi. |
| 代表的な値の範囲 | 200 MPaから 2500 MPa. | 250 MPaから 3500 MPa. |
| 重要性 | 永久変形に対する耐久性を示します。. | 破断前の最大荷重を示します。. |
| 応用例 | 耐荷重構造 (例えば, 橋). | 極度の耐力 (例えば, ケーブル). |
| 物質的な挙動 | 永続的な変化に対する耐性. | 失敗に対する耐性. |
重要な性能指標としての降伏強度と引張強さ
材料の能力を分析するには、降伏強度と引張強さの両方が重要です。. それで, 応力下でも構造強度を維持し、形状やサイズが変化しないようにすることができます。. 引張強さは、材料が破損することなく耐えることができる最大応力を示し、極端な力を受ける材料に適用できます。. 全体として, 安全性と信頼性を実現するために、材料と形状の選択を指示します。.
現実世界における降伏強度と引張強さの適用と例
以下は、降伏強度と引張強度のリアルタイムの例の一部です。：
1. 建築土木
鉄鋼やコンクリートなどの構造物における高降伏強度は重要な役割を果たします. それで, 高圧下でも複合体の物理的構造を維持できます。. 吊り橋で使用されるケーブルが示すいくつかの特性には、次のようなものがあります。; 抗張力. 大きな力がかかってもケーブルが断線するのを防ぎます.
2. 自動車および航空宇宙産業
自動車用途において, 降伏強度により衝突時の変形を防止. 引張強度により部品の破損を防止. これらの航空宇宙材料は、飛行荷重の重量と過酷な条件に耐える両方の特性を備えている可能性があります。.
3. 工業製品製造および重機
ギアや機械部品に必要な機械的特性には、負荷時の破損を防ぐための高い引張強度が含まれます。, 一方、使用中の変形を防ぐために、機械フレームには高い降伏強度が望まれます。.
4. 医療用インプラントおよび医療機器
医療用インプラントに使用される一般的な材料には、チタンやステンレス鋼が含まれます。. それで, 変形や破損を避けるためには、高い降伏強度と引張強度を持つことが重要です。.
5. スポーツ用品
スポーツ用品の対応する材料では降伏強度と引張強度が重要です, つまり, カーボンファイバーバイクとテニスラケット. 材料の性能や完全性を損なうことなく、複数の応力/ひずみサイクルに耐える必要があります。.
降伏強さと引張強さの共通点
以下に、降伏強さと引張強さの一般的な側面をいくつか示します。:
- どちらも材料の強度を測定します: 降伏強さと引張強さは、材料の強さを評価するために使用されます。. それで, 故障することなく力の応力に耐えることができます.
- 構造設計の鍵: どちらの材料も土木構造物に適しているかを評価するために利用されます。. これらの構造物は建物になる可能性があります, 機械, と車両; 簡単に磨耗しないように.
- 物質の挙動の予測に役立つ: どちらも、荷重を受けた材料の挙動を予測する上で非常に重要です。. 特定のストレス条件に耐えられる製品設計を選択できます.
- 材料選択の重要な点: 両方とも、さまざまな業界に適切な材料を選択する際に重要です. それで, さまざまな条件下で材料が効果的かつ安全に機能することを保証できます.
- 引張試験で測定: 降伏点と引張強さは引張試験方法によってテストされます, 応力とひずみを測定して応力-ひずみ線図の特性値を決定します。.
結論
結論は, 降伏強度と引張強さは、エンジニアリングおよび材料の特性評価において最も重要な重要な材料特性です。. 降伏強さは、特定の点での変形に対する材料の抵抗の尺度であり、引張強さは最大応力の尺度です。. これらの特性は、材料が破断する前に耐えられる強度を示します。. どちらも構造の信頼性と持続可能性を保証するために重要です, 製品, とシステム. これらのシステムには建設が含まれる場合があります, 自動車, および航空宇宙産業, 等. したがって、上記の概念は、エンジニアが必要な性能基準に応じて使用する適切な材料を特定するのに役立ちます。.
よくある質問
降伏強さと引張強さという用語の違いは何ですか?
降伏強度は、永久塑性変形の形成が起こる段階です。. 一方で, 引張強さは、材料が破損する前に耐えることができる最大荷重です.
引張強さと降伏強さを測定する方法は何ですか?
これらは両方とも、材料の小さな試験片を引っ張る引張試験を使用して決定されます。. それで, 応力-ひずみ値を記録し、これらの特性を取得できます.
2 つの強みのうち、構造エンジニアにとってより役立つのはどちらですか?
これは、おそらく降伏強度が構造用途にとってより重要であるためです。. これは主に、材料が塑性変形したことを示す機能によるものです, 構造上の破損を引き起こす可能性があります.
