構造の教材

017「のび剛性 曲げ剛性 座屈」

タイトル
のび剛性 曲げ剛性 座屈
No.
017

ものの変形しやすさは、
材料の硬さと断面の形で決まる。

材料の硬さについては、
2倍硬い材料は2倍変形しにくくなる。
変形のしにくさは材料の硬さに比例する。

断面の形については、
どのような力に対する変形を考えるのか?
場合によって異なる。

引張や圧縮の軸力が加わる材の場合には、
その変形のしにくさは、断面積に比例する。
曲げられる材の場合には、
その変形のしにくさは、断面2次モーメントに比例する。

材料の硬さと断面積または断面2次モーメントを掛けた値を
剛性と呼ぶ。
材料の硬さを示す数値はヤング係数と呼ばれている。

ヤング係数をE
断面積をA
断面2次モーメントをI
で表すと

伸び縮みの変形のしにくさを表すのび剛性はEA
曲がりにくさを表す曲げ剛性はEIとなる。

のび剛性
https://youtu.be/zY-YEJigi1c

曲げ剛性
https://youtu.be/NufoplQwSBo

細長い材料に圧縮力を加えた時に、
突然曲がる現象を座屈(オイラー座屈)と呼んでいる。

完全に中心を押すことができないので、
圧縮の力を加えているだけでも、材は曲がる。
この座屈現象が起きにくいかどうかは、
材の曲がりにくさと材の長さで決まる。

材の曲がりにくさは、曲げ剛性EIで決まる。
この時の断面2次モーメントIは、
断面が長方形などの場合には、
曲がりやすい方の断面2次モーメントである。

材の長さは、材の端部の留め方にも関係する。
留め方も考慮した上での長さを座屈長さと呼んでいる。

オイラー座屈
https://youtu.be/EujpDEYTAa4