Product Design, Manufacturing & Innovation Resources

家 » 降伏強度

降伏強度

1860

（画像はイメージです）

降伏強度、または降伏点は、ストレス材料が塑性変形を開始する点。降伏点に達する前は、材料は弾性変形し、加えられた応力が取り除かれると元の形状に戻ります。降伏点を超えると、変形の一部は永久的で不可逆的なものとなります。これは弾性挙動の限界を示します。

The transition from elastic to plastic behavior is a critical design consideration. For materials with a clear, sharp yield point (like low-carbon steel), it’s easily identified on the stress-strain curve as a distinct peak (upper yield point) followed by a drop to a lower, constant stress plateau (lower yield point). However, many materials, such as aluminum alloys, exhibit a gradual transition. For these, a proof stress or offset yield point is defined. This is commonly determined by the 0.2% offset method, where a line parallel to the initial elastic portion of the curve is drawn from a strain value of 0.002 (or 0.2%). The stress at which this line intersects the stress-strain curve is defined as the 0.2% proof yield strength. This value represents the stress that would cause a permanent, non-recoverable strain of 0.2% upon unloading. The yield strength is a fundamental parameter used to determine the maximum allowable load a mechanical component can bear before it is considered to have failed, as permanent deformation can render a part unusable even if it has not fractured.

合金, 製造設計（DfM）, ファスナー, 材料科学, 機械工学, 機械的特性, 金属, 構造工学, 引張試験

UNESCO Nomenclature: 3313

材料科学

タイプ

物理的資産

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

金属における弾性挙動と塑性挙動の理解
微小変形を測定するための高精度伸び計の開発
負荷がかかった状態での材料性能の予測可能性に対する産業界のニーズ
結晶固体における転位運動の理論

アプリケーション

永久変形を防ぐための建物や橋梁の構造設計
自動車の衝突安全性設計（塑性変形によるエネルギー吸収）
ファスナーとボルトの設計
圧延、鍛造、押出などの金属成形プロセス
配管および圧力容器の圧力制限値の設定

特許:

潜在的なイノベーションのアイデア

ボットによるトラフィック（現在1日あたり4万件以上）を排除するため、このコンテンツはコミュニティメンバー限定となっています。
> ログイン < または > 登録 < （100%無料）でこれにアクセスできます。他のすべての制限付きコンテンツとツールも同様です。

関連キーワード：降伏強度、降伏点、塑性変形、弾性限界、応力-ひずみ曲線、耐力、0.2%オフセット、材料科学、機械設計、永久変形。

歴史的背景

静水圧試験

水圧試験は、パイプ、ボイラー、ガスボンベなどの圧力容器に対する特定の耐圧試験方法です。容器には、通常は水などのほぼ非圧縮性の液体が充填され、規定の試験圧力まで加圧されます。この方法は、同じ圧力を得るために必要なエネルギー放出量が少ないため、空気圧試験よりも好ましい方法です。そのため、万が一破裂した場合でも、はるかに安全です。

分割法

トラス構造の特定部材の内部力を求めるために静力学で用いられる手法。この方法では、対象となる部材を仮想的に切断し、トラスの一部を分離します。分離された部分に3つの静力学的平衡方程式（[latex]Sigma F_x=0[/latex]、[latex]Sigma F_y=0[/latex]、[latex]Sigma M_A=0[/latex]）を適用することで、未知の部材力を直接求めることができます。

Shell and tube heat exchanger used in mechanical engineering for heat transfer applications.

シェルアンドチューブ式熱交換器

シェルアンドチューブ式熱交換器は、高圧用途で一般的に使用される熱交換器の一種です。これは、より大きな円筒形のシェル内に一連のチューブ（チューブバンドル）が収められた構造になっています。一方の流体はチューブ内を流れ、もう一方の流体はシェル内のチューブ表面を流れることで、2つの流体間の熱伝達が促進されます。

降伏強度

Concentrated solar power system with mirrors and steam turbine by Auguste Mouchout.

集光型太陽熱発電（CSP）

集光型太陽熱発電システムは、鏡やレンズを用いて広範囲の太陽光を受光器に集光します。集光された光は流体を加熱し、その熱で発電機に接続された熱機関（通常は蒸気タービン）を駆動します。この方式は、光を直接電気に変換する太陽光発電とは異なります。集光型太陽熱発電は、熱エネルギーの貯蔵を可能にします。

Four-stroke engine showcasing pistons and crankshaft in mechanical engineering context.

4ストロークエンジンサイクル

オットーサイクルの実用的な応用例は4ストロークエンジンであり、これは4つの異なるピストン運動（ストローク）で熱力学サイクルを完了します。これらは、1. 吸気（吸入）：空気と燃料の混合気が吸い込まれる段階。2. 圧縮（圧縮）：混合気が圧縮される段階。3. 燃焼（点火）：点火によってピストンが押し下げられる段階。4. 排気（排気）：燃焼ガスが排出される段階。

Mohr's circle diagram illustrating principal and maximum shear stresses in materials science.

主せん断応力と最大せん断応力（モール円）

主応力 [latex]sigma_1[/latex] と [latex]sigma_2[/latex] は、せん断応力がゼロの平面上で発生する、ある点における最大および最小の垂直応力です。モール円上では、これらは円が水平軸 ([latex]sigma_n[/latex]) と交わる 2 つの点に対応します。面内最大せん断応力 [latex]tau_{max}[/latex] は、円の半径 [latex]R[/latex] に等しくなります。

1850

1860

1870

1876

1882-01-01

1850

1867

1875-01-01

1881

1884

耐力試験

耐荷重試験とは、構造物や部品に通常の使用荷重よりも大きいが、想定される破壊荷重よりも小さい荷重をかける応力試験の一種です。その目的は、適切に製造された製品に損傷を与えることなく、使用適合性を実証し、製造上の欠陥を選別することで、構造的な健全性を検証することです。

延性と脆性

延性とは、材料が破断する前に大きな塑性変形を起こす能力を示す指標であり、多くの場合、伸び率または断面積減少率で定量化されます。鋼鉄などの延性材料は、応力-ひずみ曲線上に長い塑性領域を示します。脆性はその逆で、セラミックや鋳鉄などの脆性材料は、ほとんどまたは全く塑性変形を起こさずに破断します。

液液抽出

液液抽出（LLE）は、互いに混ざり合わない、または部分的に混ざり合う2つの液相間における溶質の溶解度の差を利用した分離法です。化合物は供給相（多くの場合水相）から溶媒相（多くの場合有機相）へと分配されます。この移動は化学ポテンシャルの差によって促進され、平衡状態に達して溶質が両相に分配されると停止します。

Heat pump system analysis in mechanical engineering for thermodynamics.

成績係数（ヒートポンプ）

成績係数（COP）は、ヒートポンプの効率を測定する無次元比です。これは、必要な仕事量に対する、供給される有効な暖房または冷房量の比です。暖房の場合、[latex]COP_{heating} = frac{|Q_H|}{W}[/latex]、冷房の場合、[latex]COP_{cooling} = frac{|Q_C|}{W}[/latex]となります。ここで、Qは伝達される熱量、Wは入力される仕事量です。COP値が高いほど、効率が高いことを示します。

Alfred Nobel mixing nitroglycerin and kieselguhr in a laboratory for dynamite production.

ダイナマイト

アルフレッド・ノーベルは、ニトログリセリンを珪藻土のような不活性で多孔質の物質に吸収させることで、取り扱いをはるかに安全にできることを発見した。彼がダイナマイトとして特許を取得したこの混合物は、非常に敏感で危険な液体を、雷管でのみ確実に起爆できる安定した固体爆薬に変え、鉱業、建設業、解体業に革命をもたらした。

Metallurgist analyzing high-strength steel for hydrogen embrittlement in materials science.

水素脆化

水素脆化（HE）とは、金属、特に高強度鋼が水素に曝されると脆くなり、破壊する現象である。原子状水素が金属格子に拡散し、延性や耐荷重能力を低下させる。主なメカニズムとしては、原子結合を弱める水素誘起剥離（HEDE）と、転位の移動と局所的な破壊を促進する水素誘起局所塑性（HELP）が挙げられる。

Peristaltic pump mechanism in hydraulic machinery for sterile applications.

蠕動ポンプ

蠕動ポンプは容積式ポンプの一種で、円筒形のポンプケーシング内に取り付けられた柔軟なチューブ内に流体が収容されます。複数の「ローラー」または「シュー」を備えたローターが回転することでチューブが圧縮されます。この圧縮波がチューブに沿って伝わり、流体を押し出します。流体はチューブの内側にのみ接触するため、無菌用途に最適です。