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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:材質の持つばね定数=ヤング率ですか?)

材質の持つばね定数とは?

2023/10/19 23:24

このQ&Aのポイント
  • 材質の持つばね定数は、ヤング率とも呼ばれます。
  • 鉄やアルミなどの材質について、ばね定数=ヤング率の関係が成り立つかどうか疑問に思っています。
  • また、各材質のばね定数を計算する方法についても知りたいです。
※ 以下は、質問の原文です

材質の持つばね定数=ヤング率ですか?

2018/12/02 01:45

唐突な質問ですが、鉄とかアルミのばね定数を考える場合、
ばね定数=ヤング率
はおかしいでしょうか?
もしくは計算で各材質のばね定数って算出できますか?

ご教示頂きたく、よろしくお願いいたします。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2018/12/02 05:23
回答No.1

ヤング率 E は、材料の物性を表す値であって、次の式で定義されます。  
      E=σ ÷ ε
  ここで、σ:応力(N/m^2)
      ε:ひずみ(m/m)
一般に、ばね定数 k は、次の式で表すことができます。
      k=F ÷ x
  ここで、F:材料に加わる力(N)
      x:変位(m)

長さ:L、断面積:Aの棒状の物体に引張力:Fを加えた場合のばね定数を、
ヤング率を使って表すと、次の通り表せます。
      k =(σ×A)÷(ε×L)=(σ÷ε)×(A÷L)=E×A÷L 

ばね定数は材料の寸法に依存して変化しますので、一般に、ばね定数=ヤング率ということはできません。
棒状の物体で長さが1m、断面積が1m^2のような特別な条件の場合に、ばね定数はヤング率に一致します。

      

お礼

2018/12/02 21:46

ohkawa3様

ご回答いただきありがとうございます。
やはり単純にばね定数=ヤング率ではないんですね。
対象の形状が複雑な形状をしている為、まずは簡易予測でも
ばね定数=ヤング率で見れないかと考えていました。

考えを改めて、検証するようにします。

質問者

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その他の回答 (3件中 1~3件目)

2018/12/03 07:48
回答No.3

ヤング率は塊状の物体を圧縮・引っ張りする時に用いる物性値です。
面積あたりの荷重、つまり、圧力に対し、元の長さに対し、どの程度の割合で変位が発生するかを示します。

バネ定数の場合は、最低でも、片持ち梁に近似する事が必要と思います。

簡単に計算できたら、あの高価なANSYSなどのCAEとかFEMソフトウェアがここまで発展・普及していないですね。

お礼

2018/12/19 08:20

nowane4649様

ご回答ありがとうございます。また返信が遅くなり大変申し訳ございませんでした。

やはりヤング率とバネ定数は別物なんですね。色々と考えがこんがらがっていたようです。

ありがとうございました。

質問者
2018/12/02 06:17
回答No.2

単純引張なら、バネ定数=ヤング率(縦弾性係数)×断面積÷長さ ですね。
しかし、コイルスプリングでは横弾性係数を使った式になります。(式は自分で調べてみましょう。)

お礼

2018/12/02 21:50

mpascal様

ご回答ありがとうございます。
回答者様1と同じく、ばね定数=ヤング率とはいかないのですね。

横弾性係数の考え方は調べて確認するようにします。

質問者

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