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kur********

2024/8/28 8:28

55回答

引張強さと許容引張応力の違いは何ですか？ 常温の引張強さの1/4が許容引張応力となっておりますがよくわかりません。

引張強さと許容引張応力の違いは何ですか？ 常温の引張強さの1/4が許容引張応力となっておりますがよくわかりません。

工学・231閲覧

回答（5件）

dds********

2024/8/30 13:16

引張強さとは、材料が実際に破断する応力です。JIS材ならば引張強さの最低値が規定されていますから、引張試験では引張強さ以下で破断することはありません。 一方、許容応力とは、その材料を部材に使用する時に、使用中に部材に加わることが許される設計上の応力です。 部材の設計では、使用中にどの程度の応力が加わるかを推定します。使用中に材料の強さよりも大きな応力が加われば、部材は直ちに破損しますから、推定される応力は材料の強さよりも小さくなるように設計します。 この時、どのくらい小さければ安心なのかが問題になります。「材料の強さ」は、決められた試験片を用いて、決められた丁寧な条件で求めた応力です。しかし実際の使用条件では、設計では予想されないこと(例えば予想外の力、衝撃力、傷がつく、サビる、など)が起こり、材料の強さよりも低い応力で破断するかもしれません。 そのため許容応力は材料の強さよりもかなり小さくなります。「どれだけ小さくするか」が安全率です。安全率が４の場合、推定される使用中の最大応力は、材料の強さの1/4にします。材料から見ると、許容引張応力は引張強さの1/4であり、「この材料の引張強さは〇〇ですが、許容引張応力は□□なので、使用中に加わる引張応力は□□以下にして下さい」となります。

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the********

カテゴリマスター

2024/8/28 9:38

材料が引っ張られているだけのとき，設計の 段階で，その材料はどのくらいの抵抗力を 持っていると規定するか。 まず，材料の引張試験でその最大値を求めた 場合，当然，実験装置が持つなんらかのばらつき 例えばクランプの仕方とか試験片の向きとか，が 避けられない。また試験片も，同じロットから 作製したものでも，内部の微視構造などで，最大値 は違ってくる。そういう測定値に，まずばらつき がある。 次に設計する場合は，それぞれの部材に設計上の 荷重を載せるが，その荷重はどうやって決められて いるのか。例えば地震力なら，その現場周辺の過去の 最大の地震加速度で大丈夫か，あるいは，2011年の 東北地方のあの加速度を使うべきか。しかもそれは 実測値だが，それでいいのか。地震は確率論的にし か発生しないのではないか。など，ばらつきがある。 さらに設計するとき，材料力学や構造力学の理論を 用いていないか。それは真実か？事実か？本当に その理論には間違いも前提も仮定も適用範囲も無い のか。どういう算定法を使うかによって理論的な 強度すらばらつくのではないか。 などなどの，不確定要因がたくさんある。これを カバーするために，工学系では安全率というのを 導入するわけ。例えば航空機の安全率は 1.5 くらい。 船や橋や建物は 1.7 くらい。そして設計で用いる 強度つまり，旧来の許容応力は 許容応力 = なんらかの強度/安全率 のようにして，想定した強度より小さい値で設計す ることによって，上に述べたようなバラツキが原因で 万一の事態が発生しないように，余裕を持たせようと したのが許容応力。 鋼構造だと，旧来は，なんらかの強度は降伏応力を 使っていた。だから許容応力＝降伏応力/1.7 のような 値をとっている。降伏応力は最終強度よりもかなり小さい のが一般的なので，もし最終強度と許容応力を比較すると， 上の安全率に相当する値は，だいたい 3~4 くらいになる わけだ。だから，ご質問者は，許容応力は最終強度の 1/4 になると習ったわけ。この 4 という安全率で，万一の 事態が発生しないような「余裕」を与えているわけ。 AI の答は，文章では安全率をかけた！と書いてある一方， その下では 4 を安全率と呼ぶというミスをしている。

prs********

2024/8/28 8:59

引っ張り強さは許容の 1/4 か 1/(4 より大きい値にしなさい) ということです。

AIアイコン

AIからのお助け回答

AIアイコンClaude 3（Anthropic）

引張強さと許容引張応力の違いは以下の通りです。 ・引張強さは、材料が破断するまでに耐えられる最大の引張応力のことです。材料の強度を表す指標の一つです。 ・許容引張応力は、実際に構造物などに使用する際の安全率を考慮した応力値のことです。許容引張応力は、引張強さに安全率を掛けた値となります。 常温における許容引張応力が引張強さの1/4となっているのは、安全率を4としているためです。安全率は材料の種類や用途によって異なり、一般的に4程度の値が採用されています。 つまり、引張強さは材料の理論的な強度を表す値ですが、許容引張応力は実際の設計で使用する際の安全側の値となっています。許容引張応力以下の応力であれば、材料は破壊しないと考えられます。

AIアイコンGPT-4（OpenAI）

引張強さは材料が破断するまでの最大応力です。一方、許容引張応力は安全を考慮して設計された、使用可能な最大応力の限界を指します。通常、許容引張応力は引張強さの一定の割合（例えば1/4）で設定され、これにより余裕を持たせています。

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