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塑性加工学

ひずみ‐変位関係式の図解とひずみテンソル

この記事では、変位とひずみの関係式を導出する。 垂直ひずみ、せん断ひずみの定義については既に別の記事で述べた。 ここでは、面素の変形に基づいて各ひずみ成分の式を求め、ひずみテンソルを定義する。工学的せん断ひずみとせん断ひずみの違いに特に注意してほしい。   ひずみ-変位関係式 簡単のため、 […]

応力テンソルの定義と物理的意味を図解

この記事では、応力の表し方について解説する。 垂直応力、せん断応力についての簡単な説明は別の記事で既に述べたが、今回はより一般化した応力ベクトル・応力テンソルを取り扱う。 応力やひずみは二階テンソルで表され、塑性力学や有限要素法などの応用分野ではテンソルとして扱う必要がある。ここでその概念を理解して […]

塑性変形仕事と加工発熱の計算方法

金属材料を変形させると、熱が発生して材料の温度が上昇する。 これは塑性加工のために必要なエネルギーの大半が熱に変換されるためであり、材料内部で生じる摩擦に起因する。 この記事では、塑性変形におけるエネルギー(仕事)の定義と材料の加工発熱および温度上昇量の計算方法を解説する。   塑性変形仕 […]

バウシンガー効果とは

引張-圧縮、圧縮-引張のように、変形途中で負荷方向が反転するときなどに観察されるバウシンガー効果について解説する。 バウシンガー効果とは ある方向に予変形を受けた材料に対し、一度除荷したあと再び同じ方向に負荷を与えた場合、再負荷時の降伏応力は除荷前の応力とほぼ同等になる。 引張-除荷-再引張の場合は […]

応力ひずみ線図を読み解くポイントと用語の意味

材料の機械的特性を知るために一軸引張試験がよく用いられる。 丸棒やダンベル型に加工した材料に対し、引張試験機を用いて荷重をかけて変形量を測定することで、応力とひずみの関係を得る試験である。 応力を縦軸、ひずみを横軸にとってつくられる曲線を応力-ひずみ線図(stress-strain curve)とい […]

公称応力‐真応力、公称ひずみ‐真ひずみの変換方法と注意点

ここでは、公称応力から真応力、公称ひずみから真ひずみ(対数ひずみ)に換算する方法を解説する。   一軸引張試験から得られる結果は、公称応力-公称ひずみ線図である。一方、数値解析等で取り扱うのは真応力と真ひずみであるので、実験結果と比較するためには両者の変換が必要になる。 手っ取り早く結果だ […]

応力・ひずみの定義と意味、求め方を解説

ここでは、工学的によく用いられる応力とひずみの定義、計算方法について解説する。   応力やひずみには用途に応じて様々な種類がある。 以下では、垂直応力・ひずみとせん断応力・ひずみの定義、公称応力と真応力、真ひずみ(対数ひずみ)といった用語について理解することを目的とする。   な […]

弾性変形と塑性変形の違い-ミクロとマクロな視点から

この記事では、材料の変形の基本について学ぶ。 主に金属材料の加工を念頭に話を進めていく。まずは、弾性(elasticity)と塑性(plasticity)の違いを理解しよう。   弾性変形と塑性変形 物体に対して力(荷重)を加えると、変形が生じる。 このときの変形の仕方により、弾性変形と塑 […]