例題集

応力とひずみ(2)

知識・記憶レベル   難易度:
次の$(1)\sim(4)$に答えよ. ただし,計算方法も記述し,答えには$\underline{単位}$も忘れずにつけること. 直径$20 \rm{mm}$,長さ$200 \rm{mm}$の丸棒材の引張試験を行った. 荷重が$3000 \rm{kgf}$のとき,丸棒材の長さが$200.24 \rm{mm}$に伸びていた. なお,重力加速度$g=9.8 \rm{m/s^2}$,ポアソン比$\nu=0.3$とする. $(1)$ このときの応力を求めよ. $(2)$ このときのひずみを求めよ. $(3)$ このときの直径を求めよ(可能な限り最小位まで求めよ). $(4)$ この材料のヤング率を求めよ.
$(1)$ このときの応力を求めよ. \[ \begin{align} \sigma&=\frac{P}{A}\\ &=\frac{3000\times9.8}{\frac{\pi}{4}\times20^2}\\ &=93.583\\ &=93.6\ \rm{MPa} \end{align} \] $(2)$ このときのひずみを求めよ. \[ \begin{align} \epsilon&=\frac{\delta}{l}\\ &=\frac{200.24-200}{200}\\ &=1.2\times10^{-3} \end{align} \] $(3)$ このときの直径を求めよ(可能な限り最小位まで求めよ). \[ \begin{align} \nu&=-\frac{\epsilon'}{\epsilon}=0.3\hspace{20px}より\\ \epsilon'&=-0.3\times\epsilon=-0.3\times1.2\times10^{-3}=3.6\times10^{-4}\\ d'&=d-d\times\epsilon'=20-20\times3.6\times10^{-4}=19.9928\,\rm{mm}\\ \end{align} \] $(4)$ この材料のヤング率を求めよ. \[ \begin{align} E&=\frac{\sigma}{\epsilon}\\ &=\frac{93.6}{1.2\times10^{-3}}\\ &=78\ \rm{GPa}\\ \end{align} \]