1章 応力とひずみ
(問題編)
問1:断面積5mm^2、長さ1mの棒の一端を固定して他端に2kNの引張り力を作用させたときの棒の横断面に生ずる応力をMPa単位で答えよ。
問2:断面積10mm^2、長さ2mの棒の左端Aに5kNの左向きの力を、右端Bに2kNの右向きの力を、さらにABの中点Cに3kNの右向きの力を作用させた。ACの中間点、CBの中間点における横断面に生ずる応力σをそれぞれ求め、MPa単位で答えよ。
問3:問2において、AC間の任意の横断面に生ずる応力σを求め、MPa単位で答えよ。
問4:問1の場合の棒に生ずる軸方向の垂直ひずみεを求めよ。縦弾性係数Eは200GPaとする。
問5:問1の棒における全長の伸びλ(mm)を求めよ。縦弾性係数Eは200GPaとする。
問6:問2の棒における全長の伸縮量λ(mm)を求めよ。縦弾性係数Eは200GPaとする。
[正解]
1:
σ=N/A
=2000/5
=400MPa
2:
σAC
=5000/10
=500MPa
σCB
=2000/10
=200MPa
3:
σ=5000/10
=500MPa
(AC間いずれの横断面での応力も等しい。用語編、内力の求め方参照)
4:
ε=σ/E
=400/200000
=0.002
5:
λ=εL
=0.002×1000
=2mm、
λ=NL/EA
=σL/E
=εL
6:
λ=λAC+λCB
=500×1000/200000
+200×1000/200000
=2.5+1.0
=3.5mm
λ=NL/EA
=σL/E