前のレッスンで説明したように、材料のひずみエネルギーは弾性変形時に蓄えられるエネルギーであり、材料科学と機械工学において重要な概念です。このエネルギーは、材料内の凝集力に対して行われる内部仕事から生じます。材料がせん断応力とそれに対応するせん断ひずみを受けると、単位体積あたりに蓄積されるエネルギーであるひずみエネルギー密度が計算されます。応力が剛性係数を介してひずみに比例する弾性限界内では、このひずみエネルギー密度はせん断ひずみと剛性係数の二乗に比例します。
加えられた力によって軸がねじれるなどの実際の用途では、総ひずみエネルギーの計算が不可欠になります。軸のせん断応力は、内部力と軸の極慣性モーメントによって決まります。この応力が軸の体積全体にわたって積分されると、総ひずみエネルギーが生じます。円筒軸の場合、この統合には軸の断面積と長さが関係し、形状や剛性係数などの材料特性が変形に抵抗しエネルギーを蓄積する材料の能力にどのように影響するかを反映します。この理解は、弾力性があり、動作上の応力に効率的に耐えることができる機械構造を設計するために不可欠です。
Copyright © 2023 MyJoVE Corporation. All rights reserved