ナレッジベース

材料力学の基礎知識

20160130_zairyourikigakutoha

材料力学は壊れない機械を設計をするための力学

 機械は「人の役に立つ」ために何らかの機能を持って造られています。
エンジンであれば燃焼を動力として使うために。扇風機であれば電機の力で風を起こすために。これらの機能を論理的,且つ合理的に実現できるよう、熱力学や流体力学、機械力学に基づいて機械を設計することは大変重要です。
 
 また、どのような機械にも構成する部品があり、それら全ての部品が使用時に生じる負荷に耐え、その役割を果たすことによって機能は実現されます。ですから機能を損なうような変形や破壊によって機械が「壊れない」ように設計することも大切です。
 かといって、壊れないようにむやみに丈夫な機械にしてしまうと、製造コストやランニングコストが過剰にかかり経済的ではなくなってしまうので、バランスを取らなければなりません。
 このバランスを、経験と勘で作り込んでいくのではなく、力学で「アタリ」を付けることができれば、設計業務を効率的に進められると容易に想像できることでしょう。
 
 材料力学は、機械を使用しているときにかかる部品や構造の負荷に対して、どのくらい変形するのか?(剛性)、壊れないか?(強度)、不安定な現象が生じないか?(座屈)を調査し、定量的に安全で経済的な設計をするための知識と計算方法を提供してくれる力学です。
 はじめに説明したような「機能を実現する」ための力学ではないので地味ではありますが、全ての機械に対して設計上満たさなければならない要素の土台となるので、機械工学では最も基礎的で重要な力学とも言われています。
基礎からしっかり理解しておきましょう。
 

機械設計のために理解しておきたい材料力学の基礎

 

材料力学を始める前に知っておきたいこと

  • 部材に働く力の種類
  • 力とモーメント
  • 力のつり合い
  •  

    引張と圧縮を受ける棒

     

    曲げを受ける梁

     

    捩じりを受ける梁

     

    機械設計の役に立つ材料力学の知識

     

    歪みエネルギー

     

    座屈