降伏強度：基本と例
降伏強度とは
降伏強度は材料の基本的な特性で、永久変形が発生する前に加えることのできる最大応力を示します。降伏強度は、加えられる力に耐え、破壊しない構造物を設計するために、工学および材料科学において極めて重要です。
降伏強度と引張強度の関係
降伏強度が塑性変形の開始を示すのに対して、引張強度は、材料が破断する前に引き伸ばされたり引っ張られたりして耐えられる最大応力を指します。この2つの特性を理解することは、様々な用途の材料を選択する上で不可欠です。
降伏強度に影響する要因
材料の降伏強さには、以下のようないくつかの要因が影響します：
材料構成
例えば、合金元素は材料の結晶構造内の転位の動きを妨げることによって強度を高めることができます。
温度
温度の変化は降伏強度を変化させます。一般的に温度が上昇すると降伏強度は低下し、材料は変形しやすくなります。
製造工程
熱処理、鍛造、圧延などの工程は、材料の微細構造を変化させ、降伏強度に影響を与えます。
降伏強度の測定
降伏強度は通常、引張試験を用いて測定します。この試験では、試料が塑性変形するまで引張力を増加させます。この時の応力が降伏強さとして記録されます。
応力-ひずみ曲線は、降伏強度を決定するために使用されるグラフ表示です。降伏点は、曲線が弾性的挙動から塑性的挙動に移行するところで特定されます。
降伏強度の用途
降伏強度は、以下のような様々な用途において重要です：
- 建築：建物や橋が永久変形することなく荷重を支持できるようにする。
- 自動車：運転中の応力に耐える自動車部品の設計。
- 航空宇宙：過酷な条件下でも完全性を維持できる航空機部品の開発。
一般的な材料の比較表
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材料 |
降伏強度 (MPa) |
引張強さ (MPa) |
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鋼 |
250-550 |
400-800 |
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100-400 |
200-500 |
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800-1100 |
900-1400 |
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銅 |
70-200 |
200-400 |
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黄銅 |
150-350 |
300-600 |
詳しくはスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
よくある質問
降伏強度と引張強度の違いは何ですか？
降伏強度は材料が永久に変形し始める応力であり、引張強度は材料が破断するまでに耐えられる最大応力です。
なぜ降伏強度がエンジニアリングにおいて重要なのですか？
降伏強度は、構造物や部品が永久変形を起こすことなく、加えられた荷重に耐えられることを保証し、安全性と信頼性を確保します。
降伏強度の測定方法は？
降伏強度は引張試験で測定されます。引張試験では、塑性変形を始めるまで試料を引き伸ばし、対応する応力を記録します。
材料の降伏強度を上げることはできますか？
はい、合金化、熱処理、加工硬化、その他材料の微細構造を強化する製造工程によって降伏強度を高めることができます。
温度は降伏強度に影響しますか？
はい、一般的に温度が上昇すると材料の降伏強度は低下し、応力下で変形しやすくなります。
