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【材料力学】破壊と破損の違いを分かりやすく解説してみる


材料力学を勉強していて出てくる用語が「破壊」と「破損」。

普段日常的に使う言葉としては同じような意味で使われることが多いですが、材料力学的には実はこの二つの言葉には大きな違いがあるんです。

今回は破壊と破損の言葉の意味の違いを解説してみたいと思います。

破損とは?

破損と聞いて「何となく物が壊れることかな?」というイメージは着くと思います。

しかしもっと厳密に言うと破損とは部材が塑性変形してしまうことを言うんです。

それはどういうことか?

具体的な例を挙げてみましょう。

よくテレビでスプーンを曲げるマジックを見かけることはないですか?

例えばこの写真みたいスプーンを曲げてみたり。

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グニャグニャに曲がってしまってますね。

ではこの変形したスプーンを元の形に戻すことはできるでしょうか?

これだけ変形してしまっては元には戻せないですよね(笑)

それはなぜかと言うと実はこの曲がったスプーンが弾性変形を越えて塑性変形してしまっているからなんです。

今スプーンは力を加えられて塑性変形を起こしてしまった。

この状態が破損です。

弾性変形を越えて破損(塑性変形)した部材は元の形には戻りません。

つまり使い物にならないということなんです。

破損する条件としては部材に降伏応力より大きな応力がかかった時です。

降伏応力とは部材に力をかけていった時に弾性変形から塑性変形に変わる瞬間の応力の大きさのことですね。

かかる応力は垂直応力でもせん断応力でも破損は起こりえます。

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破壊とは?

では破壊とは何なのでしょうか?

こちらも何となく物が壊れることというイメージですよね。

材料力学的には破壊とは部材の強度を上回る応力が加わった時に部材が二つまたはそれ以上の部分に分離してしまうことなんです。

先ほどのスプーンの例を使って具体例を考えてみましょう。

先ほどの曲がった(破損した)スプーンにさらに大きな力を加え続けて曲げるとどうなるでしょうか?

おそらくスプーンは折れてしまうと思います。

これがいわゆる破壊です。

他の例も考えてみましょう。

大学の実験で引張試験をしたことは無いですか?

試験片に両側から引っ張り方向に力をかけていって試験片の変形を見る試験ですね。

試験片に力を加え続けると試験片は二つの部分に分裂してしまいます。

これも実は破壊なんです。

破壊という現象のイメージが掴めたでしょうか?

破壊してしまった部材は当然のことながら使い物にはなりません。

破壊してしまう条件としては部材に引張強さより大きな応力がかかった時です。

引張強さとは部材に力が加わった時に破壊に至る最大の力のことですね。

破壊は垂直応力やせん断応力が引張強さを越えた時に起こります。

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まとめ

破損と破壊の違いについて解説してきました!

二つの言葉の違いについては理解できたでしょうか?

もう一度振り返ってみましょう!

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以上破壊と破損の解説でしたっ!