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引張試験とは?1分でわかる目的、降伏点、伸び、考察、試験片の形状

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引張試験とは、材料に引張力を加え、材料の性質を確認する試験です。建築では、鋼の引張試験が有名です。建築学科の授業で必ず行う試験ですね。今回は、引張試験の目的、降伏点、伸び、考察方法、試験片の形状について説明します。※引張試験を行うと、応力ひずみ曲線が得られます。材料の性質を把握する大切なグラフです。下記が参考になります。

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引張試験とは?

引張試験は、材料に引張力を加え、材料の性質(主に力学的性質、機械的性質)を確認する試験です。金属材料の引張試験は、JIS規格(JIS Z 2241)に定められます。


下図をみてください。引張試験片を試験機にセットし、あとは所定の速度で増分の引張荷重を作用させます。試験は、一般的に破断するまで行います。

引張試験

私は学生の頃、研究で引張試験をよく行っていました。思い入れの深い試験です。

引張試験の目的

引張試験の目的は、引張力に対する特性(性質)を把握することです。具体的には下記などです。


私が試験した頃は、上記はもちろんですが、破断状態の写真を必ず撮りました。破断状態(壊れ方)から、試験体の耐力が想定できるからです。

引張試験と降伏点

JISに基づいた引張試験では、降伏点が下記の通り定義されています。


降伏点(降伏応力)⇒ 金属材料が降伏現象を示すときに、試験力の増加が一切ないにも関わらず試験中に塑性変形が生じる応力。


降伏点については下記が参考になります。

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さ

また降伏点には、上降伏点と、下降伏点があります。下記が参考になります。

応力ひずみ線図とは?1分でわかる意味、ヤング率と傾き、考察、書き方

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引張試験と伸び

JISに基づく引張試験では、色々な伸びが定義されます。伸びの定義を下記に整理しました。


伸びについて、分かりやすい説明は下記に整理しました。

材料の伸びとは?1分でわかる意味、定義、計算、必要性、絞りとの関係


なお、原標点距離とは

です。下図をみてください。試験片は、試験をする前に2つの印を付けます。印間の距離が、原標点距離です。

引張試験の考察

引張試験から、色々なことが分かります。引張試験の目的と重複しますが、下記に整理しました。


伸び、ひずみも上記と同様に、理論との違いを把握しましょうね。また、破断状態などを見て、「なぜこのような壊れ方か?」考えてくださいね。

引張試験片の形状

引張試験片は下図の形状です。

引張試験片の形状

引張試験片は、必ず「掴む部分」があります。試験片を掴んだ部分が損傷し、先に降伏、破断しては試験の意味がありません。


よって掴み部が先に降伏、破断しないよう、大きい断面とします。

まとめ

今回は引張試験について説明しました。意味が理解頂けたと思います。引張試験の目的を理解してくださいね。また引張試験で得られる降伏点、引張強度、応力ひずみ曲線などは大切なので是非覚えてください。下記の記事が参考になります。

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さ

応力ひずみ線図とは?1分でわかる意味、ヤング率と傾き、考察、書き方

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