教科書14 試験 力学 応力

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問題一覧

手軽に測定できるため，材料の機械的性質の判定に非常に多く用いられている

硬さ試験

材料の硬さ測定の方法

ブリネル（HBW)，ロックウェル（HR），ビッカース(HV)，ショア（HS)，の4つ。

硬さ試験の表記・200HVのように①，②の順に表記する。

①硬さ数値②試験記号

先端にダイヤモンドを付けた小さいダイヤモンドハンマを，一定の高さから試験片の上に落下させ，ハンマのはね上がりの高さをもとにして，硬さの値を決める

ショア硬さ試験(HS)

ショア硬さ試験(HS)の硬さの表示方法

30HSDのように硬さ値，記号の順

ショア硬さ試験の特徴・試験方法が、きわめて① ・硬さの値が②に直接現われる．・試験片が試験機に載らないときは，製品の上に持ち運んで検査できる

①簡単②指示計

ショア硬さ試験の注意事項・試験材料は必ず①に，試験機は②した状態で測定・ハンマを同一箇所に③させて測定してはいけない．・試験片の試験面は④(1.6umRz以上）をしておく。・⑤回連続の測定値の⑥をとって，硬さの値とする。

①水平②直立③連続落下④仕上げ ⑤5⑥平均値

ある標準の硬さの超硬合金球の圧子を試料の表面に押し当て，一定の荷重で一定時間（ふつう鋼は15秒）押付けたときにできるくぼみの直径を拡大鏡を用いて測る方法

ブリネル硬さの試験（HBW)

ブリネル硬さの試験の試験力（荷重）を決めるとき・試料の材質および硬さに応じ0.102FXDの値を定め，圧子の①と②を選択する

①直径②試験力

ブリネル硬さ試験の特徴・比較的①圧子が選べるので，一回の試験で広い範囲の②を測定できる。試験片に大きなくぼみが残るので，③の測定には適さない。JISではこの硬さの適用上限を④HBWとしている

①大きい②平均硬さ③完成品④650

比較的硬さの低いものには、小径の①を、また硬さの高いものには、②を使い、試験片に基準荷重と試験荷重の2度の荷重を加えてできる試験片のくぼみの深さの差をもって表わす方法

ロックウェル硬さ試験（HR) ①焼入れ鋼球②ダイヤモンドえんすい

ロックウェル硬さ試験の方法

圧子，荷重の大きさ、算出方法の違いによって、いろいろのスケールがある。

ロックウェル硬さのスケールと圧子と荷重・スケールBの時、圧子が直径①mmの②または超合金球、基準荷重が98.07N（10kgf）、試験荷重が980.7 N （100kgf）、適用例は焼なまし状態の鋼、100HRB以下の範囲の硬さの③材料（黄銅、青銅）・スケールCの時、圧子が頂角④°先端半径⑤mmの⑥、基準荷重が98.07N（10kgf）、試験荷重が1,471N（150kgf）、適用例は100HRB以上の硬さの⑦材料（焼入れなど）。表示法は60HRC,43HRBのように使用したスケールも書く。このほか，Aスケール、15Nスケールなどがある不正解正解

①1.5875②超硬合金球③低い④120°、 ⑤0.2⑥ダイヤモンドコーン⑦高い

ロックウェル硬さ試験の特徴・硬さが指示計に①表われる。・使用に熟練が② ・試験片に残すくぼみが比較的③、試験面の仕上げ具合の影響が基準荷重をかけることにより除かれて便利。・圧子や荷重を、適当に選べば、④試験片の測定も可能である。

①直接②いらない③小さく④薄い

対面角が①°のダイヤモンドの正四角すい圧子を，試験面に押付けて、ピラミッド形のくぼみを付ける。そして、くぼみの対角線の長さを計測頭微鏡で測定し、くぼみの表面積をだす方法

ビッカース硬さ試験（HV） ①136

ビッカース硬さ試験の荷重と表示方法・0.09807N (0.01HV)~980.7N (100HV)の間に①の値があり、そのうちから選ぶ。硬さの表示法は，94.2Nの荷重でビッカース硬さが320のときは、320H V30と表わす。

①17

ビッカース硬さ試験の測り方・ビッカース硬さ計は①や②も測れる。圧痕が③ので，④の測定にも応用できる。

①浸炭層②薄板③小さい④仕上がり品

引張り強さが大きい材料でも、ねばり強さ（衝撃値）が小さいと、②に加わるような衝撃に対しては①なる。

②急激①弱く

ねばり強さを調べる衝撃試験機の種類

シャルピーとアイゾットの2種類

試験片を、試験機の所定の位置に、水平に置き、上部から垂直に振り子を打ちつけて，これを破壊し、そのときにて費やしたエネルギを、切断前の断面積で割った値で表わす試験

シャルピー衝撃試験

シャルピー衝撃試験の試験片の寸法上から

試験片はJISで3種類が決められている

シャルピー衝撃試験の試験片の種類

Vノッチ試験片、Uノッチ試験片、

試験片を直にはさみ，振り子を打ちつけてこれを破壊し，要したエネルギを定数で割った値を衝撃値とする試験。1998年廃止

アイゾット衝撃試験

一般動力伝達用の軸は、ねじり力が働き，その材料はねじれ力（ねじれモーメント）を受け，せん断応力が生ずる。材料のとのせん断応力に対する抵抗力を知るために行なう。

ねじり試験

材料が一定荷重，一定温度のもとで，時間の経過とともに変形する現象を測定する試験

クリープ試験

クリープ試験は①種類の試験があり、材料に一定の応力を加えたときの時間に対する②の変化を求めるものと，耐クリープすなわち、ある時間後に③が④になる(変形が停止する）応力の限度（クリープ限度）を求めるものがある

①2②ひずみ③クリープ率④0

材料に種々の大きさの繰返し応力を与えたときの，破壊までの繰返し数を求めて，応力（S)と繰返し数(N)の関係を対数目盛で表わす

S-N曲線

鋼や鋳鉄ではこの曲線はNが10の①になるまでには水平となる。この水平となるときの応力は，いくらその応力を繰返しても彼壊しない最高の応力

疲れ限度 ①7条

疲れ限度を求めるのが目的の試験

疲れ試験

S-N 曲線の材料によって、①になることのないものがある。このような場合には，応力繰返し数を指定し（10の7条か10の8条），その数で壊する応力を疲れ限度としており，特に②と称し、繰返し数をかっこして付記する

①水平②時間強さ

塑性加工性を調べるために行なうもので，試験片を規定の内側半径で規定の角度まで曲げ、わん曲部外側に裂け傷やその他の欠陥が生じているかによって材料の弾性などを検査するもの。

曲げ試験

薄板が成形に適するかどうかを調べる。鋼球で試験片をわん形に変形させ、試験片に割れ目が生じたとき試験を中止して、鋼球移動の距離で表わす。

エリクセン試験

金属材料の簡易鑑別法として，最も普及している方法。試験材料をグラインダに一定の力で押付け、生ずる火花の色、形、長さおよび破裂（花）の形状，数などを観察して材質を推定する方法

火花試験

鋼材の火花試験による鑑別法で0%→0.8%になるにつれて色、明るさ、長さ、太さ、数はどうなる？・色は①色→②色、・明るさは③→0.5%④→⑤ ・長さは0.5%まで⑥→⑦ ・太さは0.5%まで⑧→⑨ ・数は10.→11.

色はだいだい色→赤色、明るさは暗い→0.5%明るい→暗い長さは0.5%まで長い→短い太さは0.5%まで太い→細い数は少ない→多い

鋼材の火花試験による鑑別法で0%→0.8%になるにつれて破裂の形、大きさ、数、花粉、手応えはどうなる？・0.05未満は破裂① ・形は2本破裂→3本破裂→②破裂→③咲き→数本破裂2段咲き→数本破裂3段咲き→0.5%から複雑になっていく・大きさは小さい→0.5%大きい→小さい・数は少ない→多い・花粉は0.2%までなし→つき始める→あり→0.5%から多くなる・手ごたえは④→⑤

0.05未満は破裂なし。形は2本破裂→3本破裂→数本破裂→3本破裂2段咲き→数本破裂2段咲き→数本破裂3段咲き→0.5%から複雑になっていく大きさは小さい→0.5%大きい→小さい数は少ない→多い花粉は0.2%までなし→つき始める→あり→0.5%から多くなる手ごたえは軟らかい→硬い

火花試験の純鉄の場合・長い①色の流線を生ずるが破裂はない。・炭素が加わるにつれて破裂を②，しかも複雑となり，炭素 0.3%以上になると多数の枝のある二段，三段の破裂となり，その先端に細かい花が付く・さらに炭素量が増せばいっそう複雑な火花になる。この方法で炭素量0.5%以下の鋼では④%くらいの精度で判定できるが、1%前後のものは土0.2%程度の誤差がある

①オレンジ②生じ④土0.05%

火花試験のリムド鋼の場合・特徴のある①の火花になり、鋳鉄は②かつ③④の火花流線で先端は微細な⑤の火花が現われる

①羽毛状②細く③短い④暗赤色⑤房付き

火花試験の特殊鋼の場合・加わっている元素の違いで，炭素の破裂を①（Mn, Cr, v）または②（W, Si, Ni, Mo, Al)したり、あるいはそれぞれ特徴のある形状の火花を生ずる

①助長②妨害

金属材料の割れ傷や内部的欠陥を，その材料を破壊することなく検査する方法で，肉眼による外観検査

非破壊検査法

非破壊検査法の種類

打診法、磁気探傷法、浸透探傷法（浸透検査法）、放射線透過法、超音波探傷法

裂け目や巣があると打音がにぶる。正常なものでも柔らかいものほど、首が低いから、的確に判断するためには①を要する方法

打診法 ①熟練

探傷コイルを用いて火陥がある場所の磁場の強さの変化を測定したり、磁化しておいて鉄粉を散布し、その吸着状態によって傷や裂けめを調べる。この方法は，非磁性材料には適用できない。

磁気探傷法

けい光物質を微量に含んだ液を表面欠陥に浸み込ませたのち、紫外線を当てると傷に浸み込んだ部分が発光する方法

浸透探傷法（浸透検査法）

染料を表面に塗ってふきとり、傷に残った色で調べる方法

カラーチェック

X線または、γ線の透過によって欠陥を発見し，その程度を判定する方法

放射線透過法

放射線透過法の特性・透過写真試験法によるのが原則であるが、①材料および製品などの場合、簡易化のために②を用いる

①軽金属②透視試験法

超音波を試験物の一面から入射させ、他の端および中間の欠陥部からの反射波の状況をブラウン管上で観察する方法

超音波探傷法

超音波探傷法の特性・材料の深部の欠陥を鋭敏に知ることが①が、欠陥の大きさ・形状を直接知ることは②

①できる②できない

材料の諸性質はその組織と密接な関係を持っていて，それらの組織の変化，結晶の大きさ。偏析の状況，気孔きれつの有無などを検査する法.

組織試験

検査する材料表面をバフ研磨などで検鏡に適するように磨き，適当な薬品で腐食させ、組織を明瞭にしたのち、頭微鏡によって検査する方法

ミクロ組織試験

光学頭微鏡と電子頭微鏡の倍率・光学頭微鏡では①倍，電子頭微鏡では②倍ぐらいまでの倍率で拡大検査できる

①25～1,000②数10～100,000

肉眼によるか低倍率の拡大鏡で試験する方法で，試験面を全体的に調べる方法。

マクロ組織試験

マクロ組織試験の特性・試験の対象は，結晶粉の大小偏析、割れ、①などである。試料は目的によって黒皮のまま，②仕上げあるいは③仕上げをし、適当な腐食液で腐食する。

①気孔②機械③サンドペーパ

材料の良否，欠陥の有無などは破面の観察によってある程度は試験できる方法

破面試験

破面試験の特性・結晶粒の粗密は，比較的容易に判定でき、粗い組織のものは結晶粒に沿って割れ、破面が①に見える．ち密なものは、折れ目は②。

①粒状②にぶく光る

材料にかかる力の影響を考える学問

材料力学

材料力学の目的・機械や構造物を設計する場合に，その①や②などを計算して、最適な③を得るのが主な日的

①強さ②変形量③材質寸法

機械部品や構造物などの物体に，外部から加わる力のことを，材料力学では？

荷重

荷重の表わしかた・物体Aをプレスで圧縮する場合、物体Aは，P（N）の荷重を受けている。このとき，荷重のかかっていることを図中にあるように矢印で，その①と②を書いて表わす

①方向②大きさ

荷重のかかる方向による分類

引張り荷重、圧縮荷重、曲げ荷重、せん断荷重、ねじり荷重

物体を引き伸ばす方向に働く荷重

引張り荷重

物体を押し縮める方向に働く荷重

圧縮荷重

物体を円弧状にしならせる方向に働く荷重

曲げ荷重

物体をはさみ切る方向に働く荷重

せん断荷重

物体をねじる方向に働く荷重

ねじり荷重

荷重のかかる状態による分類

静荷重、動荷重（繰返し荷重、交番荷重、衝撃荷重）

一度荷重がかかれば、その荷重が静止して、その作用が常に変わらない状態にあるもので静止したおもりを品り下げた場合は，その一例.

静荷重

方向の逆の荷重が交互に働く場合で，クランク機構におけるリンクなどがその例

動荷重の交番荷重

瞬時的に急激におきる荷重で，ハンマによる打撃，金敷などが，その例である。

動荷重の衝撃荷重

機械部品などの物体に外部から力が働く（荷重がかかる）とき，物体はわずかに変形すると同時に，物体内部には，その外力に抵抗する力が働く。

全応力または，応力

応力を理解するひとつで、指先で消しゴムを図のようにつかんで，指先に力を加えると，消しゴムは点線のように変形し，指先には逆に，あたかも消しゴムから押し返すような力が存在することがわかる。

応力（圧縮応力）

応力の種類

引張り応力、圧縮応力、せん断応力、曲げ応力

物体が引張り荷重を受けるとき，物体が元の状態に縮もうとする応力δt

引張り応力

物体が圧縮荷重を受けるとき，物体が元の状態に伸びようと物体内部に起きる応力δ c.

圧縮応力

物体がせん断荷重を受切断面けるとき、物体を元の状態にもどそうと切り口に沿って起きる応力t

せん断応力

引張り応力、圧縮応力、せん断応力をなんという？

単純応力

引張り応力と圧縮応力をなんという？

切り口（切断面，破断面）に直角に働くので，垂直応力と呼ばれる

応力の分類

図のような

切削中の旋盤のバイトの柄の断面A- A'に働く応力について調べてみると， (1) 柄の上部では，引張り力が働くので断面A－ A'には，上部ほど大きい引張り応力が生じる。 (2) 柄の下部では，逆に圧縮力による圧縮応力が生じる。 (3) 柄の中央B - B'には，伸びも縮みもしない面（中立面）を生じる。このように，物体を曲げるような方向に荷重がかかる（曲げ荷重が働く）ときに，物体内部に発生する応力

曲げ応力

ボルトをスパナで締める場合であるが，このときスパナには，①荷重が働き，同時に①応力がスパナ内部に発生する。次に，回転体（ボルト）の受けるカは，スパナに加わる力のほかに，回転中Oと力の作用する点Pの長さlに関係し，これらにより締付け力が決まることも想像がつく。そこで，回転体に作用する力（荷重）の大きさを表わすために，②（回転力）というものを用いる

①曲げ②モーメント

単に応力という場合には？・①の②に働く応力

①切り目②単位面積

応力の単位

3（mm2）の断面に，9〔N〕の力が働けば，応力は3(N/mm2)となる。圧力と同じで [N/mm2］、［N/cm2］

キーに働く応カ

せん断応力

コイルばねに働く応カ・①が働く。・コイルばねを圧縮した場合，全体的には②を受けているが、ばねの素線の各断面では，①を受ける.

①せん断応力②圧縮

一方向の荷重が連続的に繰返す場合.

動荷重の繰返し荷重

ねじりによる応力・①が働く。ねじり荷重を受ける棒では，主に，①が②に働いている。

①せん断応力②断面

機械部品などの物体に力が働くと，物体内部には応力を生じ，わずかに変形する

ひずみ

ひずみの種類

引張りひずみ、圧縮ひずみ、せん断ひずみ

物体に，引張り荷重がかかるときに，生じる変形

引張りひずみ

物体に，圧縮荷重がかかるときに生じる変形

圧縮ひずみ

物体に，せん断荷重がかかるときに生じる変形。

せん断ひずみ

軟鋼の引張り試験のグラフ・横軸に①（伸び)，縦軸に②（荷重）を取り，グラフで表わした

①ひずみ②応力

それぞれの定数をかけたものが、ひずみあるいは応力となっているので，グラフとしては同じ形状を表したグラフを？

応カーひずみ線図

ゴムは引張ると伸びるが、手を離して引張る力を取去ると元の状態にもどる。このように、外力を加えると変形するが，外力を取ると元の状態にもどる性質

弾性

弾性に対し，粘土のように，一度外力を加えて変形を行え、その後外力を取去っても，元の形にもどらない性質

塑性

軟鋼など延性に富む材料では，一般にある応力（荷重）に逹するまでは，弾性を持つ、ある応力（荷重）を越えると，応力を取り去ってもひずみがなくならなくなる。この限界に相当する応力

弾性限度

弾性限度の点は？

A点

弾性限度が増すと、ものはよく①ようになる。鋼球を②すると，よく①ようになるのは，このため

①はずむ②焼入れ

弾性限度までは，ひずみの大きさは応力に比例する(厳密にいえば比例限度A'までであるが，実際には弾性限度内としてよい)．

フックの法則

100

フックの法則による，ひずみと応力の比例定数

弾性係数

フライス盤　画像4

フライス盤　画像4

仕上げ

仕上げ

◯✖︎ フライス盤2

◯✖︎ フライス盤2

平面研削盤

平面研削盤

4択　◯✖︎

4択　◯✖︎

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