静的負荷とは?
静的荷重は、アセンブリまたはオブジェクトにゆっくりと適用される機械的な力です。これは、急速に加えられる力である動的負荷とは対照的です。静的荷重のテストは、橋などの工学構造物にかかる最大許容荷重を決定するのに役立ち、材料の機械的特性を発見するのにも役立ちます。
この力は、構造物が崩壊する前に構造物がサポートできる最大の力をエンジニアが知る必要があるため、人々の安全が依存する工学構造物に適用されることがよくあります。オブジェクトを動かさずに安定して加えられる力は静的荷重と見なされ、構造物がどれだけの荷重を処理できるかを知ることは、構造物の安全マージンを設定するのに役立ちます。荷重を構造の最大値の半分に制限すると、安全係数が 2 になります。
エレベータは静的荷重が発生する例です。ドアが閉まるのを待って 10 人がエレベータに立っている場合、人とエレベータは相対的に動いていないため、エレベータに静的な負荷がかかっています。このような条件下では、エレベータ内の応力が平衡に達するまでに時間がかかります。エレベータは、許容可能な安全マージンを備えた最大重量制限を確立するためにテストする必要があります。
一方、負荷条件が時間とともに変化すると、動的負荷が発生します。人がエレベータ内を動き回ると、動的負荷が発生し、エレベータ上のある点での応力は大幅に変化する可能性があります。
材料自体は、その基本的な特性を発見するためにテストを受けることができます。すべての材料には、降伏または永久変形する前に許容できる引張応力または圧縮応力の量に固有の制限があります。応力は、材料の断面における単位面積あたりの力の尺度であり、単位面積あたりの力が大きくなりすぎると、微視的な破壊が発生します。力が上昇し続けると、材料が完全に壊れる可能性があります。
引張試験は、材料の引張強度を決定するために使用できます。同じ軸に沿って外向きの力が加えられると、オブジェクトは緊張状態になります。力が垂直に適用される場合、オブジェクトはわずかに高くなる傾向がありますが、薄くなります。この変形は一時的なもので、力が弱まると消えます。ただし、応力が降伏点を超えると、材料の寸法が永久に変更されます。
引張試験を受けたサンプルは、通常、破断することなく降伏応力よりも高い応力に耐えることができます。しかし、ある時点で、降伏に起因する微細な亀裂が成長するため、サンプルは 2 つの部分に分かれます。完全に破断した時点での応力は、材料の極限引張強度と呼ばれます。
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