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。

pocky-_-

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ベストアンサー

ohkawa3

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

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。

2018/12/02 21:46

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nowane4649

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。