材料の力学的性質について

質問

材料の力学的性質について色々な文献を探したのですが、納得できるような回答が見つからなかったので、
どなたか解りやすく教えていただけませんか？
どういった力学的性質があるのかを主に教えてください。

回答No.3

eiectron · ベストアンサー

こんにちわ

どうして、困り度３なのか分りませんので、科学の基本をお話し合いましょう。学生の多くは、総合的な見通しがないまま専門分野に入っていき、悩ませられます。
　専門とは聞こえがよいけれど、限りなく細切れにされて自然現象のホンノ１部分に入っていくわけです。太平洋様にに穴を掘って入っていく様子といえば分りますか。周りが見えなくなるほどです。
　ですから、部分の知識に強くても、他の分野には、自信がないから、あなたのような質問には、答えられない事になります。教授といえども同じです。
　自然界の中における自分の学問分野の立場を、やさしく分りやすく説明しながら学生に教えるべき、先生の側にも責任があると思っています。最初に一言言ったから？よいといわず、忘れたころ時々科学の世界情勢も・・・

　力学と付くからには、物理学の分野と考えられます。
これは、根本的には、力の定義（ニュートンの重力略に始まり、加速度・質量・仕事量・あいまい言葉で仕事のエネルギー）が基本で変わりません。

　次の段階として、現実的に、人間の５感で感じ取れて、生活に役立つ物質の種類、に関する実用知識が必要不可欠になります。これが観測装置、測定装置の精度の進歩（電気知識による）で、限りなくこまい性能の実験が進められ、各分野で手分けして、細切れにして、コミュニケ－ションのために作る専門用語・・・が限りなく作られ、言葉の氾濫です。覚え切れません。

　それに加え、設計の数式も、自然から見ると、近似計算でありながら理解に困難なものが多くなっています。　

　全ての自然現象は、現在は物理学で定義した力（人間の知恵で）が作用して、初めて、変化し続けていると説明付けできます。精神力？これも体内分子間で、イオン結合と共有結合という電気的力が働いて、神経電流（イオンと、電子の流れ）で、筋力、５感が働いて動いています。占いや宗教信者は知りたくない、曖昧にしておきたい。

　建築、土木、２つで工学部門における材料力学、がどの様に進められるか、そして、あなたの質問は、狭い部分の研究の教授にも難しい事を、平易な言葉（これが大切）で
お話します。分りづらい漢字や英語の専門用語は夫々のこまい分野で、必要に応じて後で作り続け、氾濫して覚え切れないのが現実です。

　(1)木材は根本的にはＨ，Ｏ，Ｃ、Ｎ４原子が殆ど１００％近く主成分となって、イオン結合力と共有結合力で結合したものです。
　現実の大きな物質、柱、太い梁、根太、・・・・。
　形状によって、使う方向によって、長さによって、乾燥の度合い、合板、張り合わせに使う糊の化学的結合力、植物の種類、死に節の混じり具合・・・で　曲げ、圧縮（、集中荷重、分布荷重・・などの各種力の加え方で、たわみ度、応力、破断が違うので、実験を重ねて、現実に合う様に設計上の応力（定義を知っていますか）計算式を作っています。

　(2)かすがい、はごいた板ボルト、Ｈ型鋼材、デッキプレと・・・アルミサッシ、ネジ、の金属原子部門の材料
　根本的には、金属結合ですが、人間が現実的に精錬する条件で、酸化、金属としての結晶、不純物の混じり、により、木材のところで述べたように、製品がまちまちです。

　形、Ｈ鋼、釘、寸法、こまいネジ（目的と種類を考えると、これすら数え切れない）の様に、使い道で試験の仕方、許容度が違いますね。だれが考えてもわかります。
　金属とは、叩いて伸びる粘り気の有る性質（専門用語、展性？）の原子や物質につけた名称（総称）ですから、　　曲げ力を加える、引っ張り力を加える、しろうと言葉で粘りがあるか、酸化し易くないか、そしてすぐもろくならないか（破断？）、振動が絶えない世の中ですから、何度曲げを繰り返したら切れてしまうか（疲労試験？）・・・化学的変化に耐久性があるかどうかも。化学力に対する力学試験？
　既存の知識を後追いするのも必要ですが、このように、こういうテストも必要だなー、と、自分からも考える様にしましょうよ。

　(3)プラスティック（Ｏ、Ｃ、Ｈ、Ｃｌの化合物）、根本的には、共有結合による電気的（磁気）結合力。ですが、
　木材、金属と同様です。・・・専門用語？

　(4)基礎コンクリー、砂利の種類、粒の大きさ、砂の種類（天然の岩石、鉱物の破片。根本的には金属結合力と、酸素や水分の化学的結合力の無限の組み合わせの混合です）、セメントの化学的結合力の混合です。

　現実的には目に見える大きな塊として作られるコンクリートは、1つとして同じ物がなので、作られた実物に、主な用途である、上からの重さの圧力に対する測定（たてと横に、荷重試験？）、鉄筋を入れた場合・・・など、シロオトが考えても分る、安全テストをすればよい。専門用語は？
　突然ボロット壊れる、崩れる（専門用語？挫屈？）

　夫々の分野で、専門テスト用語を作っていますから、
全部書いた本はないのが当たり前なのです。全部書ける人などいないのです。あっても何人かの寄せ集めで書く程度でしかありません。教えて！gooの皆さんの質問を見て分るでしょう。その人でなければ意味が（定義が）分からない、こまい部分の専門用語でしょう。

　現在も新しいこまい部分で、現実に合う技術を研究して発表する人が出て来て追加されるでしょう。材料は大きくなる程均一で同じものが出来ないからです。

　皆さんに代わって？

お礼

大変解りやすく解説していただきありがとうございました。

回答No.5

nika

塑性変形も破壊のひとつです。
材料では金属材料に多く見られます。
このような材料を広くプラスチックといいます。
さて塑性変形はひずみに対して応力が緩和していく状態のとき起きます。
つまり、一定のひずみに対して応力が増加せず一定の応力状態を保つ時、材料は変形だけを起こし、塑性変形となるわけです。
金属に多く見られる現象ですが、加わるひずみ速度、加わるひずみ時間、温度でも変わってきます。
どこまでも変形するかといえば、まちがいで、ひずみも大きくなれば、ひずみ硬化が起こり破断します。

簡単ですが、こんなもんでいいでしょうか。

お礼

ありがとうございます。

回答No.4

hatman34

＞塑性変形がどうという話をきいたんですが、どうなんでしょう？

検索で調べて、その記述のどこが分からないかを示してください。

回答No.2

nika

材料の一番大切な力学的性質といえば、強度でしょう。
強度には、また硬さとか伸び、曲げいろいろな形態がありますが、注目しているのは破壊強度でしょうか。
破壊には、応力集中や材料欠陥などの影響でさまざまな破壊モードが存在します。
延性破壊
脆性破壊
疲労破壊
結晶欠陥
水素脆性破壊など
さび（化学的性質）などが力学的性質に影響を与える場合もありますから、学問的に面白いんです。

お礼

どうもありがとうございます！大変助かりました！
塑性変形がどうという話をきいたんですが、どうなんでしょう？

回答No.1

nobugs

「材料」と言っても、鉄・非鉄金属・プラスチック・繊維など、幅広くあります。
「力学的性質」も、機械・化学・建築など分野によって
必要とされる性質が異なります。

分野が明確でないと、納得できる回答も得られないでしょう。