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ヤング率が大きいとは?1分でわかる意味、かたさとの関係、ヤング率の大きい(高い)材料

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ヤング率が大きいとは「かたい、変形しにくい」ことを意味します。部材のかたさ(剛性)はヤング率、断面二次モーメント(断面の形状)に比例し、部材の長さに反比例します。よってヤング率が大きいほど、部材は「外力に対して変形しにくい」といえます。今回は「ヤング率が大きい」の意味、かたさとの関係、ヤング率の大きい(高い)材料について説明します。ヤング率、断面二次モーメントの意味は下記が参考になります。

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ヤング率が大きいとは?かたさとの関係

ヤング率が大きいとは「かたい、変形しにくい、伸びにくい」ことを意味します。逆にヤング率が小さいと「柔らかい、伸びやすい」です。


例えば、鋼材はヤング率の大きな材料です。一方、輪ゴムはヤング率の小さな材料です。


下図をみてください。ヤング率が大きい部材、小さい部材を用意しました。同じ力で引張ると、ヤング率の小さい部材は「伸び」の変形が大きく、ヤング率の大きな部材は「変形が小さく」なっています。


図 ヤング率が大きい


部材のかたさ(剛性)は、ヤング率と断面二次モーメント(又は断面積)に比例し、部材の長さに反比例します。つまりヤング率が大きいほど、よりかたい材料になるのです。ヤング率の詳細は下記も参考になります。

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ヤング率の大きな材料は「引っ張る」だけでなく「曲げる」「圧縮する」という力に対しても変形が小さくなります。詳細は下記などが参考になります。

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ヤング率の大きい(高い)材料

下表をご覧ください。建築物の構造部材に使う材料を「ヤング率の大きい順」に並べました。


材料 ヤング係数
鋼材 205000
コンクリート 22600(FC=24)
7000~12000
アルミ 7000(鋼の1/3程度)

上表のようにヤング率は鋼材が最も高く、続いてコンクリートの順です。ただし、コンクリートのヤング率は設計基準強度Fcの値によります。Fcが大きいほどヤング率も大きくなります(上限あり)。コンクリートのヤング率は下記が参考になります。

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まとめ

今回はヤング率が大きい、の意味について説明しました。ヤング率が大きいとは「かたい、変形しにくい、伸びにくい」ことを意味します。逆にヤング率が小さい材料は「柔らかい、変形しやすい、伸びやすい」のです。ヤング率の意味、各材料のヤング率など下記も参考になります。

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