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完全弾塑性体とは?1分でわかる意味、定義、バイリニア、弾塑性状態、塑性状態

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完全弾塑性体とは、降伏後の応力を維持しつつ、ひずみが増大する材料です。完全弾塑性体が示す応力ひずみ関係をバイリニア型といいます。今回は完全弾塑性体の意味、定義、バイリニア、弾塑性状態、塑性状態の意味について説明します。※弾性、塑性、降伏の意味は下記の記事が参考になります。

弾性と塑性の性質について

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

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ/建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書:「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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完全弾塑性体とは?

完全弾塑性体とは、降伏後の応力を維持しつつ、ひずみが増大する材料です。下図をみてください。これが完全弾塑性体でみられる応力ひずみ曲線です。

完全弾塑性体

鋼材の応力ひずみ関係によく似ています。鋼材の応力ひずみ関係は下記の記事が参考になります。

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

完全弾塑性体とバイリニアの関係

完全弾塑性体が示す応力ひずみ関係をバイリニアといいます。振動解析を行う場合など、最も基本的な応力ひずみ関係のモデルです。


なお、バイリニアは「bi-linear」のことです。Biは2つの、linearは線形、直線を意味します。2つの直線を描いたモデルということです。よって、下図のように直線が3つあるモデルを、トリリニア型といいます。

トリリニア型

完全弾塑性体と弾塑性状態、塑性状態

完全弾塑性体では応力度増えるに従い、下記の状態が起きます。


・弾性状態

・降伏状態

・弾塑性状態

・全塑性状態


弾性状態とは、降伏するまでの状態です。応力とひずみは比例関係にありフックの法則が成り立ちます。


降伏状態とは、フックの法則が成り立つ最大の応力度での状態です。


降伏状態を過ぎると、弾塑性状態に移行します。断面の縁部分では降伏していますが、他の断面では弾性状態を維持しています。塑性と弾性が混在した状態なので、弾塑性状態といいます。


全ての断面が塑性状態になることを、全塑性状態といいます。全塑性状態の意味は、下記の記事が参考になります。

塑性断面係数と全塑性モーメント


弾性状態⇒降伏状態⇒弾塑性状態⇒全塑性状態を、断面に生じる応力度で表しました。下図をみてください。

完全弾塑性体と弾塑性状態と塑性状態

※下記も参考になります。

塑性断面係数と全塑性モーメント

まとめ

今回は完全弾塑性体について説明しました。意味が理解頂けたと思います。完全弾塑性体は、降伏後の応力を維持しつつ、ひずみが増大するような材料です。この応力ひずみ関係をバイリニア型といいます。完全弾塑性体と弾性状態から全塑性状態に至るまでの、応力度の変化も理解しましょう。下記の記事も参考にしてください。

塑性断面係数と全塑性モーメント

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