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ヤング係数の求め方は?1分でわかる求め方、コンクリート、鋼材の値、グラフの傾きとの関係

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ヤング係数の求め方は「応力度÷ひずみ」です。ヤング係数をE、応力度をσ、ひずみをεで表すときE=σ/εで算定します。ただし鋼材、木、アルミなど、既に認知されている材料はヤング係数の値も決まっているので、E=σ/εを計算して求めることは無いです。※ただし学習の一環として、実験で応力度とひずみを求めてヤング係数を求めることはあるでしょう。


今回はヤング係数の求め方、コンクリート、鋼材の値、グラフの傾きとの関係について説明します。ヤング係数の詳細、コンクリートのヤング係数は下記が参考になります。

ヤング係数ってなに?1分でわかるたった1つのポイント

コンクリートの静弾性係数は?1分でわかる意味、数値、計算(算出)、圧縮強度との関係

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ヤング係数の求め方は?グラフの傾きの関係

ヤング係数の求め方は


応力度÷ひずみ(=σ/ε)


です。例えば、実験により部材に生じる応力度とひずみを計測し、上式を用いてヤング係数を算定します。


弾性材料の場合、応力度はヤング係数又はひずみと比例関係にあります(σ=Eε)。よってy=axのように一次関数の式です。ヤング係数と応力度、ひずみの関係をグラフで表します。


図 ヤング係数の求め方とグラフの傾き


縦軸が応力度、横軸がひずみです。このとき直線の傾きが「ヤング係数」です。ヤング係数の詳細は下記も参考になります。

ヤング係数ってなに?1分でわかるたった1つのポイント


なお建築物の構造部材に用いる材料は弾性材料ではなく「弾塑性材料」を使います。弾塑性材料の場合、降伏した後は「応力度とひずみ、ヤング係数は比例関係で無くなる」点に注意しましょう。弾塑性材料の詳細は下記が参考になります。

弾塑性とは?1分でわかる意味、読み方、材料、弾性と塑性の違い

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ヤング係数の求め方とコンクリート、鋼材の値

ヤング係数の値は材料の種類ごとに違います。ただ、既に認知されている材料であればヤング係数の値は算定済みなので、計算して求めることは無いです(※コンクリートのEは強度により変化する)。主要な材料のヤング係数を下表に示します。


材料 ヤング係数
鋼材 205000
コンクリート 3.35 × 104 × ( γ / 24 )2 × ( Fc / 60 )1/3
7000~12000
アルミ 7000(鋼の1/3程度)

コンクリートのヤング係数の詳細は下記をご覧ください。

コンクリートの静弾性係数は?1分でわかる意味、数値、計算(算出)、圧縮強度との関係

まとめ

今回はヤング係数の求め方について説明しました。ヤング係数の求め方は「応力度÷ひずみ」です。実験などで応力度とひずみを算定すれば、あとは割り算で計算できます。ただし応力度がヤング係数又はひずみと比例関係にあるのは「弾性範囲」にあるときです。ヤング係数の詳細、弾性材料の意味など下記も参考になります。

ヤング係数ってなに?1分でわかるたった1つのポイント

弾性材料について

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