令和４年度機械部門材料強度・信頼性Ⅱー１－４ A判定論文
目次
問題
Ⅱー1ー4 繰返し負荷や衝撃荷重を受ける機器などでは,材料強度を評価するうえでひずみ速度依存性を考慮することが重要である。ひずみ速度依存性について概要を説明するとともに強度を評価する際の留意点を述べよ。
参考：日本技術士会
解答
I－１－４
1.ひずみ速度依存性の概要
繰返し負荷や衝撃荷重を受ける機器は，荷重の速度に応じて，変形時間も短くなる。このように材料へ短時間の衝撃的な荷重が付与される場合，一般的に，ひずみ速度が増加するに従い，降伏応力や引張強さなどの強度的な特性が増加する。そのため，衝撃荷重を受ける機器の強度評価には，ひずみ速度をパラメータとした引張試験を行い，応力－ひずみ線図を取得し，材料のひずみ速度依存性を把握する必要がある。
2.強度評価時の留意点
前述したとおり，降伏応力や引張強さのような強度特性は増加するが，破断伸びのような靭性に関する特性は低下することに留意が必要である。従って，変位制御型の荷重を受ける物体の強度を評価する場合は，静的な現象に比べて強度が低下していることから，特に高精度な方法で挙動を予測・評価する必要がある。挙動予測には，衝撃解析を行うが，この時の留意点は，静的応力ではなく，動的応力を評価することである。そこで，静的な引張試験で取得した応力－ひずみ線図を用いて，クーパーシモンズと呼ばれる式を用いて，動的応力へ換算させ，衝撃解析での材料特性として用いる。以上
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