材料の性質と引張試験 想定問題 2
部材の強さに関わる金属の性質について述べた次の（ア）～（エ）を，正しいものは○，誤っているものは×としたとき，その組合せとして最も適切なものはどれか。
（ア）軸の段の付け根や，板に開けた小さな穴のふちでは，その断面の公称応力より大きな応力が局所的に生じる。この最大の応力を公称応力で割った値を応力集中係数という。
（イ）同じ寸法の棒を同じ荷重で引っぱって弾性の範囲で伸ばしたとき，縦弾性係数が大きい材料でできた棒ほど，よく伸びる。
（ウ）鋼の S-N曲線（くり返し応力の振幅と，破壊までのくり返し数の関係）は，一般に，ある応力振幅より下でほぼ水平になる。この応力振幅を疲労限度という。
（エ）高温で使うボイラー管などで問題になるクリープは，荷重を一定に保っていても変形がゆっくり進む現象で，材料の温度が低いほど起こりやすい。
アイウエ
解説
ポイント
応力集中・縦弾性係数・疲労限度・クリープの4つを，正誤で確かめる問題です。
考え方と解き方
それぞれの性質が，どんな条件で強く出るかを確かめます。
ア：正しい。段の付け根や穴のふちでは応力集中が起き，最大の応力 ÷ 公称応力が応力集中係数です。
イ：誤り。伸び λ ＝ Pl/(EA) なので，寸法と荷重が同じなら，E が大きいほど伸びは小さくなります。
ウ：正しい。鋼の S-N曲線は，ある応力振幅より下でほぼ水平になります。この応力振幅が疲労限度です。
エ：誤り。クリープは温度が高いほど起こりやすく，ボイラー管など高温で使う部材で問題になります。答えは ア ○，イ ×，ウ ○，エ ×
覚えておくこと
- 縦弾性係数（ヤング率）E が大きいほど変形しにくい（ε ＝ σ/E）（テキスト・覚えること）
- S-N曲線（応力振幅と，壊れるまでの繰り返し数）：鋼はある振幅より下でほぼ水平になる。この応力が，何回繰り返しても壊れない応力の上限（疲労限度）（テキスト・覚えること）
- 穴や段差など形が急に変わる所では応力集中が起き，公称応力より大きな応力が出る。相当応力（von Mises 相当応力）も大きくなる。応力集中係数 ＝ 最大の応力 ÷ 公称応力（テキスト・覚えること）
- クリープは，引張強さの大きい材料や低い温度で起きる，としない（高温で目立つ）（テキスト・ひっかけ）
類似する過去問：令和4年度 基礎科目 I-1-1
テキスト「材料の性質と引張試験」を読む