第24回 熱応力【 MONOWEB(材料力学編)】

・温度変化が大きな環境で使用する機械や製品の場合、熱膨張を考慮した設計が必要
・設計を行う場合、温度変化を考慮した設計が必要
・線膨張係数は材質毎に決まっている

について学べます。

 

【書き起こし】第24回 熱応力【 MONOWEB(材料力学編)】

(00:00) ん [音楽] ん 材料力学の基礎を学ぶ パート4キーン熱応力 このパートでは熱が加わることによって生じる応力について学習します 熱膨張という言葉を聞いたことがあると思います 多くの方は小学校理科で空気を暖める実験で熱膨張を経験していると思います 別により材料の体積が膨張することです 材料は温度によって伸びたり縮んだりし ます従って温度変化が大きな環境で使用する機会や製品の場合熱膨張を考慮した設計が 必要となります 熱膨張を考慮した代表的な設計の事例として鉄道のレールがあります レールは1本ものではなく短い複数のレールをつなぎ合わせて作ります ベールを短くしているのは製造することができない
(01:07) 運搬が困難であるなどの理由以外に熱望 包丁の影響を避ける目的があります 例は夏場にはコーンとなり伸びます 逆に冬場は縮みますそのため勇敢という継ぎ目を作り 隙間を設けていますこの隙間がそれぞれのレールが伸びた際にぶつからない役割を 果たしますもし 隙間がなければ夏場に膨張し たレールがぶつかり合い逃げ場を失ったレールが曲がったり 盛り上がったりしますこれは重大な事故につながりかねません したがって設計を行う場合温度変化を考慮した設計が必要となってくるのです メールの場合は隙間が必要ですが機能上 機会は必ずしも隙間を必要としているわけではありません 隙間がない場合は温度の変化によりその物体の内部に応力が発生します 例えばゾーン t 1からコーン
(02:12) t になった場合材料は伸びます この時ののビデオをラムダとすると次の公式でのび太量を計算することができます ラムダ=アルファ欠ける格好 t 2- t 1格好 閉じるかける l 公式に含まれるアルファーは 線膨張係数といい材料によって決まる係数です 1m あたり一度 c 上昇するとアルファーマイクロメートルの日ます 主な材質の1000号長型数を表に示します ています 材料に伸びが発生しないように両端が固定されている場合本来伸びるはずであった ラムダだけ縮めたことと同じとなりますこの時 内部には歪みが発生することになりますこの歪みを熱歪みと言います 熱歪みイプシロンは エプシロン=アルファ欠ける格好 t 2- t 1の式で求められます
(03:18) したがって材料を内に発生する応力はフックの法則により シグマ=良いぷしろん=良い かけるアルファ欠ける格好 t 2- t 1となりますこの時の応力を熱応力と言い ます フックの法則は応力とひずみが等しくなる法則で詳細はこの動画シリーズのパート5で 解説していますのでそちらをご覧ください以上 熱応力について解説いたしました この動画シリーズでは材料力学を設計で使えるようになるために 必要な基礎知識となる次に示す内容を解説しています ぜひもの web にチャンネル登録をお願いします [音楽]

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