ヤング率計算ツール

ヤング率は縦弾性係数とも呼ばれ、材料が弾性的な引張りや圧縮による変形にどれだけ抵抗するかを示します。ヤング率が大きい材料は剛性が高く、荷重を受けても長さがわずかしか変わりません。一方、小さい材料はより柔軟です。この性質は、構造工学、機械設計、材料科学など、部材の変形を許容範囲内に抑える必要がある計算の基礎となります。 材料の線形弾性範囲では、フックの法則により、垂直応力σ、垂直ひずみε、ヤング率Eの関係がE = σ/εで表されます。応力は力を元の断面積で割った値で、単位はパスカルです。1パスカルは1平方メートル当たり1ニュートンに相当します。ひずみは長さの変化量を元の長さで割った値なので、単位を持ちません。パスカルを無次元の比で割っても、ヤング率の単位はパスカルのままです。多くの構造材料は比較的剛性が高いため、工学では通常メガパスカルやギガパスカルで表します。 この計算が意味を持つのは、応力とひずみが応力・ひずみ曲線の比例部分にある同じ点から得られた場合に限られます。比例限度を超えると、降伏、ひび割れ、粘弾性挙動、その他の非線形効果によって、単純な比が成り立たなくなることがあります。また、異方性複合材料、木材、生体組織、温度依存性のある高分子材料などは、単一の弾性率だけでは十分に表せない場合があります。これらの材料では、関連規格で指定された荷重方向、試験条件、弾性率の定義を使用してください。 信頼できる入力値を得るには、まず加えた軸方向の力を元の断面積で割って公称応力を求め、次に伸びを元の標点距離で割って公称ひずみを求めます。すべての量で単位系を統一してください。応力をパスカルで入力すると、この計算ツールはパスカルの結果と、ギガパスカルに換算した結果を返します。代表的な概算値は、鋼が約200 GPa、アルミニウムが69 GPa、多くの高分子材料が数GPa以下ですが、合金組成、加工、温度、試験方法によって変わります。表に示された値は設計の参考値として扱い、安全性や規格適合性が結果に左右される場合は、認証された試験データを使用してください。