瞬間線膨張係数と平均線膨張係数【材料力学用語辞典】

材料力学用語辞典では、材料力学で出てくる専門用語を分かりやすく紹介しています。今回の用語は「瞬間線膨張係数」と「平均線膨張係数」です。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

瞬間線膨張係数とは

材料が温度変化すると、温度に応じてひずみが変化します。瞬間線膨張係数は、評価したい温度におけるひずみと温度の関係の勾配です。材料の「その温度での熱変形のしやすさ」を表す係数です。

温度によって材料の熱変形特性が変化する場合（非線形の場合）、熱ひずみを求めるには定義温度 T₀ から評価温度 T₁ まで積分する必要があります。

平均線膨張係数とは

平均線膨張係数は、定義温度 T₀ から評価温度 T₁ までのひずみ–温度曲線の平均勾配です。具体的には、曲線上の起点（T₀, 0）と評価点（T₁, ε₁）を結ぶ直線の傾きに相当します。この値を使えば、積分せずに熱ひずみを計算できます。

瞬間線膨張係数と平均線膨張係数は互いに変換できるので、一方が分かれば他方は算出可能です。

まとめ

• 瞬間線膨張係数：評価温度におけるひずみ-温度曲線の勾配。評価温度での材料の熱変形特性を表す。
• 熱ひずみを求めるには、定義温度から評価温度までの瞬間線膨張係数を積分する必要がある。

• 平均線膨張係数：評価温度と定義温度の間のひずみ-温度曲線の平均勾配。
• 熱ひずみは、評価温度での平均線膨張係数と温度変化量の積で求まる。
• TMA法でひずみ-温度曲線を測定することで、瞬間線膨張係数や平均線膨張係数が求まる。
• 平均線膨張係数と瞬間線膨張係数は換算できる。

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