物体の剛性に関して

質問

物体の剛性に関して

こんばんわ。
本日は物体の剛性に関して分からないことがあるため質問させて頂きます。

プラスチック製の物体が高い剛性を有していることを確認したいのですが、どのような方法がありますでしょうか。

剛性とは「その物体に外力が加えられた場合における、変形のしづらさ」であると理解しています。
すると、物体の剛性が高い=変形させるのに大きな外力が必要と考えます。
そのため、プラスチックが変形したときの外力を計測すればいいのかと思っているのですが、正しい認識でしょうか。

また、ABSやポリカーボネイトなどプラスチックの種類に応じて、一般的な特性として剛性が規定されているのでしょうか。

ご存知の方がいらっしゃいましたら、ご回答よろしくお願い致します。

回答No.2

tetsumyi · ベストアンサー

剛性、弾性に関してはその材料で、決められた大きさの形状サンプルを作成して大型の試験機で精密に測定します。
国が定めた方法で測定できるように各地に試験場と言うのがありましたが現在ではなくなっている所が多いようです。
工業高等専門学校等ではこのような試験機を置いています。
このような試験を行うことで材料段階から品質を保証できるJIS規格が定められています。
ただし、プラスチックでは外部と内部の冷却速度が違って剛性が変わりますから材料の本来の特性を調べる時は、大きい形状の物から内部の１部を切り出してサンプルを作成するのが一般的です。

プラスチックの場合は同じ種類であっても製法、高分子の並び方等によって剛性は変わってきます。
あまり大きくは違いませんがメーカによって別の材料名を付けていますが特性表を見ると明らかな違いがあります。
プラスチックは不純物はほとんどゼロですから、剛性は規定するものではなくて測定した結果がそうなっていると言うだけです。

回答No.4

雪中庵（@psytex）

ブラスチックやガラスは、結晶や金属（原子の格子状の構造）ではなく、
液体としての性質がありますので、瞬間的には“剛性”を発揮しても、
長時間の荷重に対しては、それが小さな力でも大きな変形を生じます。

回答No.3

tetsumyi

抜けていた部分がありますから補足します。
プラスチックの場合は温度によって特性が大きく変わる場合があります。
特にクリープ変形は製品として重大な問題となることがあります。
クリープ変形を調べるために圧力を掛けた状態で恒温槽で過酷な条件での長時間テストを行なわないと製品としての信頼性を保障できるとは言えないでしょう。

回答No.1

my3027

>剛性とは「その物体に外力が加えられた場合における、変形のしづらさ」であると理解しています。
私も賛成です。

その要因は、弾性率と形状に依存します。曲げの場合EI、引張りの場合EA/L等です。しかし、Ｉ、Ａ，Ｌはどんな物質でも設定できますので定数とします。すると関係するのはＥのみです。しかし、プラスチックの場合はＥは金属等に比べて非常に小さい値になります。通常金属で引張り試験で得られる方法では、Ｅが小さすぎて断面ネッキングの影響が大きく測定できません。従って「曲げ弾性率」とう曲げ試験で得られた値を使用します。

従って、ABS,PC,POMで剛性は規定されていません。曲げ弾性率と引張り強度位かと・・・。特にＡＢＳはエンジニアリングプラスチックではないので、その手の値はかなり低いものだったと記憶しています。