材料の構成式「弾完全塑性体」【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「材料の構成式の弾完全塑性体」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。

弾完全塑性体とは

弾完全塑性体は、弾塑性変形を表す最もシンプルな構成式です。弾性域ではフックの法則に従って応力はひずみに比例します。降伏応力σyに達すると、それ以上はひずみが増えても応力はσyで一定となる構成式で、塑性変形で応力が増加する加工硬化を考慮しません。必要な物性値は、縦弾性係数Eと降伏応力σyだけです。

加工硬化を考慮しないことで材料の変形を単純化でき、結果の解釈が容易なため、机上計算や初期評価に広く活用されています。また、繰り返し負荷が作用しても降伏曲面は変化しないため、移動硬化則や等方硬化則などの硬化則の影響を受けません。

塑性崩壊と安全側評価

加工硬化を考慮しないため、弾完全塑性体には受け止められる荷重やモーメントに上限があります。断面全体が降伏（完全塑性状態）に達すると変形が止まらなくなり、塑性崩壊が生じます。これを超えると解析的にも解が求まらず、FEM解析では収束不良として現れます。

ただし、実際の材料は降伏後も加工硬化によって応力が上昇するため、真の破壊荷重はさらに高くなります。弾完全塑性体で求めた荷重の上限は実際の材料強度よりも小さく、安全側の評価となる点が特徴です。

まとめ

• 弾完全塑性体は弾塑性変形を扱う最もシンプルな構成式。塑性ひずみに対して応力がσyで一定（加工硬化なし）。結果解釈が容易で机上計算に活用が多い。
• 加工硬化を考慮しないため、受け止められる荷重やモーメントに上限があり、超えると塑性崩壊が生じる。加工硬化を考慮するときよりも荷重の上限は安全側の評価。
• 繰り返し負荷が作用しても降伏曲面は変化しないため、硬化則の影響はない。

YouTube動画でより詳細に説明しています。ぜひご覧ください。

再生できない方はこちらからどうぞ

関連する内容

材料力学用語辞典

材料力学の教室

身近な材料力学

HOME

生活に役立つ材料力学

YouTube

材料力学分野の仕事に20年以上従事する博士(工学)が運営しています。
2022年にYoutubeチャンネルを開始し、動画数が増えてきたので探しやすくするために本サイトを開設しました。
ここで紹介する動画以外にもYoutubeには多くの動画が有るので、ぜひチャンネル登録もお願いします。