引張変形

材料力学は、材料が引っ張り、圧縮、ねじり、せん断などの力にどのように反応するかを研究する学問です。工学の中核をなす学問であり、多くの分野における設計、製造、品質保証を支えている。応力（単位面積あたりにかかる力）とひずみ（結果として生じる変形）の関係を理解することで、エンジニアは性能を予測し、潜在的な故障箇所を特定し、特定の用途向けに材料を選択または最適化することができます。

自動車、航空宇宙、建設、製造などの業界では、正確な材料試験は安全性、効率性、業界標準への適合のために不可欠です。数ある試験方法の中でも、引張試験と圧縮試験は、強度、弾性、延性などの主要な機械的特性を評価するために最も広く使用されています。

引張変形は、材料が軸方向荷重によって引き伸ばされ、伸長するときに起こる。この挙動は引張試験で測定され、試験片は破断するまで着実に増加する単軸引張力を受けます。その結果得られる応力-ひずみ曲線からは、以下のような重要なデータが得られます：

• 弾性限界- 永久変形が発生するまでの最大応力
• 降伏強さ- 材料が塑性変形し始める点。
• 極限引張強さ-材料が耐えられる最大応力
• 破断伸び- 材料が破断するときのひずみ

変形は、加えられた応力が弾性限界を下回るか上回るかによって、弾性的で可逆的なものと、塑性的で永久的なものとがあります。これらの特性を理解することは、エンジニアが使用中の荷重下で材料がどのような挙動を示すかを予測するのに役立ちます。

エンジニアリングへの応用

引張変形試験サポート

• 耐荷重部品の材料選定
• 適切な強度と柔軟性を確保するための製品設計
• 材料やプロセスの弱点を特定するための故障解析
• 国際試験規格に対する検証

例えば、航空宇宙分野では、軽量合金の引張試験により、安全性を損なうことなく飛行中の応力に耐えられることが確認されます。土木工学では、コンクリート構造物の鉄筋の選択に引張特性が役立ちます。

引張試験は、引張変形を評価するための最も一般的な方法であり、制御された引張力に対する材料の挙動に関する定量的データを得ることができます。このプロセスには通常以下のものが含まれます：

• 試料の準備- 試料は、再現性のために標準化された寸法に切断または成形される。
• 装置のセットアップ- 試験片を引張試験機のグリップに取り付け、曲げ応力がかからないようにアライメントを整えます。
• 試験の実施- センサーが力と伸びを測定している間、試験機は制御された速度で着実に増加するアキシャル荷重をかけます。
• データ記録- 荷重と伸びのデータを取得し、応力-ひずみ曲線を作成します。
• 解析-弾性率、降伏点、引張強さ、伸びが計算されます。

圧縮試験は、材料を小さくする力を受けたときの材料の挙動を測定します。引張試験が引張力に対する耐性を評価するのに対し、圧縮試験は押しつぶしや座屈に対する耐性を評価する。

圧縮試験では、試験片を圧縮試験機の2枚の平行なプレートの間に置き、制御された方法で荷重をかけ、高さを減少させます。荷重と変位の測定は、圧縮強さ、弾性率、圧縮 降伏点の測定に使用されます。

圧縮試験は、コンクリート、セラミック、発泡体、ゴムなど、使用中に圧縮力にさらされることの多い材料に特に適しています。例えば、以下のようなものがあります：

• 自動車- エラストマーブッシュの負荷耐久性試験
• 建設- 構造の完全性を確保するためのコンクリートの圧縮強度の評価
• 包装- 輸送中の荷崩れを防ぐための段ボールの積み重ね強度の評価
• 飲料産業-ペットボトルの上面荷重試験を行い、流通時の積み重ねに耐えることを確認する。

織物やエラストマーのような柔軟な材料は、その特有の機械的挙動に適合した試験方法を必要とします。

• ASTM D412-16は、加硫ゴムと熱可塑性エラストマーの引張特性の測定方法を規定しており、試験片の形状、コンディショニング、ひずみ速度の要求事項を網羅しています。
• ASTM D3822は、単繊維の試験方法について詳細に規定しており、ASTM D885/D885M-10aは、工業用フィラメントヤーンの引張強さ、伸び、弾性回復について規定しています。

これらの規格は、業界やサプライチェーン全体にわたって、一貫した再現性のある比較可能な試験を保証します。

Mecmesinは、高精度、高繰り返し性、国際規格への準拠を実現する引張圧縮試験機を幅広く取り揃えています。ソリューションには以下が含まれます：

• OmniTest- 幅広い荷重範囲の材料やコンポーネントに対応する汎用性の高いベンチマウント型試験機
• MultiTest-i- 高精度の引張・圧縮アプリケーション用ツインコラムおよびシングルコラム試験機
• MultiTest-dV- 日常的な試験要件に対応するエントリーレベルの電動試験スタンド
• VectorProソフトウェア- 高度なデータ収集および解析ソフトウェアで、完全な試験制御、曲線のプロット、機械的性質の自動計算が可能です。

インストロンのシステムは、金属、ポリマー、ゴム、繊維、複合材料などに適応し、試験片の種類と試験方法に適合するグリップと取付け具を幅広く選択できます。大容量の圧縮試料でも繊細な繊維でも、Mecmesinの試験機は正確で信頼性の高い結果を提供します。

引張試験と圧縮試験は、材料の挙動を理解し、コンポーネントが意図された環境で安全かつ確実に機能することを保証するために不可欠です。Mecmesinの専門知識、幅広い試験システム、業界標準への完全準拠は、お客様の材料試験要件にとって理想的なパートナーです。メクメシンの技術チームにご連絡いただければ、お客様のアプリケーションについてご相談の上、ニーズに合ったソリューションをご提案させていただきます。