引張強度と降伏強度の関係

引張強度と降伏強度は、工学や材料科学の分野で非常に重要なテーマである。引張強度は、材料がネッキングせずに耐えられる最大の変形量を示す指標である。降伏強度は、材料が弾性変形に耐えられる最大の量を示す指標である。この2つの概念は、構造工学、機械工学、材料科学など様々な分野で重要な役割を担っています。本稿では、降伏強度と引張強度の定義、降伏強度と引張強度の用途、両者の類似点、最後に降伏強度と引張強度の違いについて説明する。

引張強度とは？

引張強度は、一般的には極限引張強さ（UTS）と呼ばれる。素材は引っ張られると伸びる。材料を引き伸ばす力を応力といいます。究極の引張強度は、材料がネックになる前に耐えられる最大応力である。

ネッキングとは、試料の断面が著しく減少することである。これは、試料の分子間結合によって説明できる。応力がかかると、分子間の引力が反対方向に働き、試料の形状を維持する。応力が解放されると、試験片は全体または一部が初期状態に戻る。ネッキングが始まると、分子が引き伸ばされ、分子間力が足りなくなり、分子同士がくっつく。その結果、急激なひずみやストレスによるネッキングが発生します。

引張強さも材料の特性であり、パスカルで測定されるが、実際にはメガパスカルのような大きな単位が使用される。

降伏強度とは何ですか？

材料が外力によって伸ばされるとき、その伸びの最初の部分は弾性的である。これを弾性変形という。弾性変形は常に可逆的である。ある一定の力が加わると、塑性変形になる。塑性変形は不可逆的である。弾性変形が塑性変形に変化するポイントは、材料の非常に重要な特性である。

降伏強度は、所定の塑性（不可逆）変形を起こすときの応力であり、加えた応力が降伏強度以下であれば、常に弾性変形をする。

降伏強度は常に極限引張強度を下回るため，塑性変形後にネッキング現象が発生する。

降伏強度は、デバイダー法などの方法で測定することができる。

• 降伏強度は，弾性変形から塑性変形に変化する強さである。

• 降伏強度は常に極限引張強度より低い。

• 応力が降伏強度に達すると、測定閾値により小さな塑性変形が発生する。