曲げ弾性率

力学において、曲げ変形における応力とひずみの比、あるいは材料が曲げに抵抗する傾向として計算される集中的な特性である。 曲げ試験(ASTM D790など)で得られる応力-ひずみ曲線の傾きから求められ、単位は面積あたりの力である。 3点曲げ試験で定義される曲げ弾性率は、線形応力ひずみ応答を想定しています。

曲げ弾性率の測定

等方性線形材料として振る舞う長方形の梁の3点曲げ試験において、wとhを梁の幅と高さ、Iを梁の断面の面積の2乗、Lを二つの外側サポート間の距離、dを梁中央部でかかる荷重Fによるたわみの場合、曲げ弾性率となる。

E b e n d = L 3 F 4 w h 3 d {displaystyle E_{mathrm {bend}}} }={frac {L^{3}F}{4wh^{3}d}}} とする。 E_{{mathrm {bend}}={frac {L^{3}F}{4wh^{3}}}

弾性梁理論より

d = L 3 F 48 I E {displaystyle d={frac {L^{3}F}{48IE}}} {displaystyle d={Frac {L^{3}F}{48IE}}} {displaystyle {displaystyle {L^{3}F}{48IE}}}} {displaystyle d={Chefrac {L^{3}F}{48IE}}

そして矩形梁の場合

I = 1 12 w h 3 {displaystyle I={Chefrac {1}{12}}wh^{3}}}

thus E b e n d = E {displaystyle E_{themathrm {bend}}} {bend}}. }=E} {displaystyle E_{mathrm {bend}}. 弾性率)

理想的には曲げ弾性率や曲げ弾性率は、引張弾性率(ヤング率)や圧縮弾性率に相当します。 実際には、特に粘弾性(時間依存性)材料であることが多い高分子では、これらの値が異なることがあります。 曲げ弾性率とヤング率の等価性は、曲げ試験片が引張と圧縮の両方のひずみを持つことから、圧縮弾性率と引張弾性率が等価であることも仮定しています。 特に高分子材料は、同じ材料でも圧縮弾性率と引張弾性率が大きく異なることがよくあります

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