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K020 物性値

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物性値は物質の物理的な性質を定量的に表すためのパラメーターです。例えば、弾性係数や熱伝導率などがあります。これらのパラメーターは材料の特性を評価する際に用いられます。物性値は、温度や加圧などの環境条件によって変化することがあります。

chatGPTより

材料特性について
製品の強度を検討する際に必要な物性値は以下のものがあります。

・ヤング率 \( \small E\)
縦弾性係数と言われる。弾性限度までの、応力-ひずみ線図の傾き。

ヤング率は、材料力学において、弾性材料の線形弾性範囲内での拡張度に対する応力の比率を表します。これは材料の伸び(strain)に対する応力(stress)の比として表されます。このような特性により、材料がどの程度弾性的に応答するかを決定します。材料の種類によっては、特定の温度や応力条件下では、弾性限界を超えて非弾性的な応答を示すことがあります。

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・ポアソン比 \( \small ν\)
製品が変形する際の縦横比。
静的な状態の検討にはヤング率とポアソン比を用います。

ポアソン比(Poisson's ratio)は、材料の歪みと応力の関係を示す物理量です。材料が圧縮されたときに、幅方向には伸びが生じますが、この幅方向の伸びと長さ方向の圧縮の比率がポアソン比です。一般的にポアソン比は、0から0.5の範囲で表されます。ポアソン比が0.5の場合、材料は完全に伸びと圧縮が同じ長さになります。

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・横弾性率 \( \small G\)
ヤング率が軸方向で、こちらは軸に垂直な平面方向の値。
ポアソン比との組み合わせで関係式があります。
解析ソフトでは、意図的に指定なければ自動で定義されます。
\(\small G \)= \( \frac{E}{2(1+ν)} \)

横弾性率とは、材料が垂直方向と平行方向に受ける圧力や引張力に対する反応を表す比率のことです。横弾性率は材料の構造や性質によって異なり、材料の挙動を予測するために重要なパラメータとなっています。

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・密度 \( \small ρ\)
自重等を考慮する場合に必要です。また時間にも関係します。

密度は物質の質量を占める体積を示す物理量です。単位はkg/m^3からg/cm^3などです。物質の種類によって密度は異なりますが、一般的に固体は液体よりも密度が高い傾向があります。密度は材料物性の一つの要素として、物性の評価、物理的な特性の解明などに利用されます。

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・応力-ひずみ線図
弾塑性を考慮する場合に必要です。

応力-ひずみ線図 (Stress-strain diagram) は、材料に施加された力に対するひずみとその変化をグラフ化したものです。応力は単位面積あたりのトルク、または圧力を示し、ひずみは物体の長さが変化することによって生じる偏差を示します。応力-ひずみ線図は材料の特性(弾性率、強度、疲労特性など)を評価するために使用されます。

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・線膨張係数
熱を考慮する場合に必要です。

線膨張係数(linear expansion coefficient)は、物質が温度変化によって長さがどの程度変化するかを示す物理量です。この係数は、物質の熱膨張特性を表します。物質の温度が1℃上昇すると、長さはこの係数によって決まった割合で伸びます。

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