基礎 part７ 材料

応力

• 応力
  物体の内部に生じる力の大きさや作用方向を表現するために用いられる物質量
• 応力は、材料にかかわる力に比例し、断面積に反比例する

• 応力には引張応力、圧縮応力、せん断応力がある
  引張応力
  
  圧縮応力
  
  せん断応力
  
  

ひずみ

• 応力に伴って生ずる単位寸法当たりの変形量で、単位は無次元である
• ひずみは伸縮方向だけではなく、それと直角な方向にも生ずる
• 弾性変形
  外力を取り去ると元に戻る変形
• 塑性変形
  外力を取り去っても元に戻らない変形

応力ひずみ曲線

• 応力ひずみ曲線
  応力とひずみの関係を表した線図
• 応力が小さい時、ひずみは応力に比例する（フックの法則）

安全率

• 安全率
  材料の基準強さと許容応力の比

• 安全率は１より大きくする

金属材料

• 炭素鋼
  主に炭素を含む鋼
  炭素の量が増加すると、引張り強さが増し、伸びが減少する
  450℃以上では、強度が著しく低下する
• 特殊鋼
  炭素鋼にニッケルやクロムを加えたもの
  引張強さや伸びなどの性質が改善される
• 低温装置材料
  低温において十分な強度を持ち、低温ぜい性を起こしにくい（アルミやアルミニウム合金等）
• 疲労破壊
  繰り返し応力による破壊現象
• クリープ
  応力を加え続けるとひずみが時間とともに増加する現象
  力が大きいほど顕著に現れる
  温度が大きいほど顕著に表れる
• 応力腐食割れ
  引張応力下にある金属材料が、材料と腐食環境との特定の組み合わせのもとで脆性的に破壊する現象
  応力腐食割れはオーステナイト鋼で生じることがある
• 低温脆性（ぜいせい）
  オーステナイト系ステンレス鋼などの面心立方晶では認められない
  フェライト鋼などの体心立方晶では認められる
  
• 遅れ割れ
  溶接部近傍に生じる割れのうち、溶接後、長時間経過してから生じる割れであり、組織が硬いほど、水素量が多いほど発生しやすい

高分子材料

• 高分子材料
  きわめて分子量が大きい分子でできた材料
• 金属材料と比べて、
  熱伝導率、引張強さ、比重が小さい
  酸に対する耐食性が優れている
  クリープが常温でも発生する
• 高分子材料の劣化
  熱酸化劣化
  高温度で長時間使用すると起こりやすい光劣化
  照射時間が長いほど、温度や湿度が高いほど、 促進される。
  紫外線を吸収すると分解することがある
• 熱酸化劣化や光劣化が発生すると、色相が変わり、表面に 微細な亀裂が発生する。
• 環境応力割れ
  応力と化学物質の相互作用で発生する。