わかる基礎入門シリーズゼロからわかる材料力学

[表紙]ゼロからわかる材料力学

A5判/288ページ

定価(本体2,280円+税)

ISBN 978-4-7741-8068-7

電子版

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書籍の概要

この本の概要

材料力学は,安全なものつくりに不可欠な分野です。本書は,特別な工学予備知識を必要せず,難なく読んでいける入門書です。基本的な考え方を理解しやすいように,一つの重要テーマにつき,2~4ページで読み切れるようにし,平易な文章で簡潔にまとめています。さらに,部材内部の見えない力の解説では,奥行のある立体的なイラストを多数使って,初学者にもイメージしやすいように解説しています。
高校生にも理解できるように,微積分は使わずに,公式の変形から導きだす過程をステップごとに詳しく解説し,じっくり読んで理解できるようにしてあります。
計算だけでなく,問題解決に図を利用する方法も解説しています。慣れてしまうととても便利な方法です。

こんな方におすすめ

  • はじめて材料力学を学ぶ人
  • 数学が苦手でも材料力学を理解しい人
  • 材料力学の基礎を学びたい人

目次

  • はじめに

1章 材料力学のはじめに

1-1 力

  • 外力
  • 荷重
  • 内力
  • 内力どうしは作用・反作用

1-2 力の表し方と単位

  • 力の図示方法
  • 力の単位
  • 重力と力(10 Nの重さを感じる)
  • 1 kgの力?

1-3 軸荷重とせん断荷重

  • 軸荷重と軸力
  • せん断荷重とせん断力
  • 身近なせん断荷重

1-4 曲げ荷重とねじり荷重

  • 曲げ荷重と軸荷重
  • 曲げ荷重とせん断荷重
  • ねじり荷重とせん断荷重

1-5 静荷重と動荷重

  • 静荷重
  • 動荷重と衝撃荷重
  • 繰返し荷重

1-6 集中荷重と分布荷重

  • 集中荷重
  • 移動荷重
  • 分布荷重
  • 材料自体も荷重になる

1-7 応力

  • 応力
  • 垂直応力
  • せん断応力
  • 応力の単位

1-8 ひずみ

  • 軸荷重と変形の方向
  • 縦ひずみと横ひずみ
  • せん断ひずみ
  • ひずみの表し方

1-9 radと三角関数

  • rad(弧度法)
  • 三角関数
  • 三角関数の値

1-10 応力とひずみ

  • 試験片の変形
  • 応力-ひずみ線図

1-11 弾性変形と塑性変形

  • 材料の変形も必要
  • 弾性変形
  • 塑性変形

1-12 クリープと疲労

  • クリープ
  • クリープ試験の世界記録
  • 疲労

1-13 中空材と中実材

  • 荷重と応力
  • 中空でも強い理由
  • いろいろな断面形状

1-14 モーメントとトルク

  • 力のモーメント
  • いろいろなモーメント
  • トルク

1-15 柱と骨組構造

  • 柱と座屈
  • ラーメン構造
  • トラス構造

1-16 SI単位

  • SI基本単位とSI組立単位
  • 固有の名称をもつSI組立単位
  • SI接頭語

2章 応力とひずみ

2-1 軸荷重と応力

  • 応力の計算式
  • 円の面積は直径で表す

2-2 縦弾性係数

  • 縦弾性係数
  • 荷重と変形量

2-3 引張荷重を受ける丸棒の問題

  • 引張荷重を受ける段付き丸棒の問題

2-4 圧縮荷重を受ける2つの材料の問題

  • 圧縮荷重を受ける丸棒とパイプ

2-5 軸荷重の組み合わせ問題

  • 圧縮荷重を受ける円筒の組み合わせ材
  • ねじの増し締め

2-6 横ひずみとポアソン比

  • 横ひずみ
  • ポアソン比

2-7 横弾性係数

  • 横弾性係数
  • 弾性係数とポアソン比の関係

2-8 安全率

  • 安全な応力の考え方
  • 安全率

2-9 リベットとキーのせん断応力

  • リベットに発生する応力
  • 平行キーに発生する応力

2-10 ピンと打ち抜き加工の問題

  • 引張荷重を受けるピン部品
  • 打ち抜き加工のポンチ

2-11 応力集中

  • 応力集中
  • 形状係数
  • 形状係数の例

2-12 応力集中の問題

  • 繰返し荷重を受ける穴あき帯板の厚さ
  • 段付きのある帯板の丸み

2-13 熱ひずみと熱応力

  • 線膨張係数
  • 熱ひずみ
  • 熱応力

2-14 熱による伸縮と熱応力の問題

  • 鉄道用レールの伸縮
  • 伸縮する軸の応力

2-15 熱を受ける組み合わせ部材の問題

  • 2つの材質を組み合わせた部材の熱変形

2-16 薄肉円筒容器と球体容器

  • フープ応力
  • 軸方向の応力
  • 球体容器の応力

2-17 焼ばめと冷やしばめ

  • 焼ばめ
  • 冷やしばめ
  • 練習問題
  • 解答例

3章 はりと線図

3-1 はりの種類と表し方

  • 基本的なはり
  • 支点の表し方
  • 静定はり

3-2 はりの解き方

  • 両端支持はりの例
  • 支点反力
  • せん断力
  • 曲げモーメント

3-3 支点反力

  • 両端支持はりの支点反力
  • はりの静止条件
  • 支点反力の計算の方法

3-4 支点反力を求める

  • 複数の荷重を受ける両端支持はりの支点反力
  • 支点反力の計算

3-5 せん断力

  • 集中荷重を受ける両端支持はりの例
  • せん断力の大きさと向き
  • せん断力の符号

3-6 せん断力を求める

3-7 せん断力図

  • せん断力図の例
  • 左端を固定した片持ちはり
  • 張出しはりのせん断力図

3-8 曲げモーメント

  • 集中荷重を受ける両端支持はりの例
  • 曲げモーメントを求める
  • 曲げモーメントの符号

3-9 曲げモーメント図

  • 集中荷重1つの両端支持はり
  • 曲げモーメントの計算
  • 曲げモーメントの符号と単位

3-10 両端支持はりのS.F.D.とB.M.D.

  • 複数の集中荷重を受ける両端支持はり
  • 曲げモーメントを求め,B.M.D.を描く
  • 曲げモーメントを直接求めてB.M.D.を描く

3-11 片持ちはりのS.F.D.とB.M.D.

  • 曲げモーメントの符号
  • 集中荷重1つの片持ちはり
  • 複数の集中荷重を受ける片持ちはり

3-12 等分布荷重を受ける両端支持はり(1)

  • 支点反力
  • せん断力
  • 曲げモーメント
  • S.F.D.とB.M.D.

3-13 等分布荷重を受ける両端支持はり(2)

  • 支点反力
  • せん断力
  • 曲げモーメント
  • S.F.D.とB.M.D.

3-14 等分布荷重を受ける両端支持はりの例

3-15 等分布荷重を受ける片持ちはり(1)

  • 等分布荷重を全長に受ける片持ちはり
  • 左端を固定端した片持ちはり

3-16 等分布荷重を受ける片持ちはり(2)

  • 等分布荷重を一部分に受ける片持ちはり

3-17 組み合わせ荷重を受ける両端支持はり(1)

  • 集中荷重を受けるはり
  • 等分布荷重を受けるはり

3-18 組み合わせ荷重を受ける両端支持はり(2)

  • 支点反力とせん断力図
  • 曲げモーメント図

3-19 組み合わせ荷重を受ける片持ちはり

  • 等分布荷重と集中荷重を受ける片持ちはり
  • 等分布荷重を受けるはり
  • 集中荷重を受けるはり
  • S.F.D.とB.M.D. 157

3-20 S.F.D.とB.M.D.の関係

  • B.M.D.の高さはS.F.D.の面積

3-21 張出しはりの例

  • 練習問題
  • 解答例

4章 はりの強さと変形

4-1 はりの強さと変形

  • はりの変形と曲げ応力
  • はりの断面形状
  • はりの変形

4-2 曲げ応力

  • 中立面
  • ひずみと曲げ応力
  • 曲げ応力の大きさ

4-3 断面二次モーメントと断面係数

  • 断面二次モーメントと曲げ剛性
  • 断面係数

4-4 断面に関する係数の計算式

  • 断面二次モーメントと断面係数の例
  • 断面二次モーメントの加減算
  • 断面二次モーメントと断面係数の関係

4-5 断面係数の計算

  • 断面係数を求める

4-6 曲げ応力の計算

  • 曲げ応力の算出法

4-7 断面寸法の計算

4-8 たわみ

  • はりのたわみ
  • たわみの算出式

4-9 たわみの計算

4-10 平等強さの片持ちはり

  • 危険断面と平等強さのはり
  • 幅が一定で厚さの変化するはり
  • 厚さが一定で幅の変化するはり

4-11 平等強さの片持ちはりの計算

4-12 平等強さの両端支持はり

  • 192 両端支持はりと片持ちはり
  • 平等強さの両端支持はり
  • 練習問題
  • 解答例

5章 軸とねじり

5-1 ねじりモーメント,ひずみ,応力

  • ねじりモーメントとトルク
  • せん断ひずみ
  • ねじり応力

5-2 軸の変形の例題

5-3 断面二次極モーメントと極断面係数

  • ねじりモーメントとねじり応力の関係
  • 断面二次極モーメントと極断面係数の値

5-4 ねじりモーメントと軸径

  • 軸径を計算する基本式

5-5 伝動軸

  • 仕事,動力,トルク
  • 馬力という単位

5-6 伝動軸の軸径

  • 中実円形軸の軸径
  • 中空円形軸の軸径

5-7 伝動軸のねじれ

  • 中実円形軸の動力とねじれ
  • 練習問題
  • 解答例

6章 柱

6-1 柱

  • 圧縮と座屈
  • 断面二次半径
  • 細長比と端末係数

6-2 オイラーの理論式

  • 長柱
  • オイラーの理論式

6-3 ランキンの式

  • 長柱と中間柱を決定する
  • ランキンの式

6-4 柱の座屈計算

  • 柱の基本的な計算手順
  • 式の選定と座屈計算の例題

6-5 中空円形の柱

  • 柱の強さは断面二次半径で決まる
  • 中実円形と中空円形の断面二次半径
  • 中実円柱と中空円柱の例題
  • 練習問題
  • 解答例

7章 トラス

7-1 骨組構造

  • 節点
  • トラス
  • ラーメン
  • 平面骨組と立体骨組

7-2 力の作図法

  • 力の合成と分解
  • 力のつり合い
  • Bowの記号法

7-3 静定トラス

  • 静定トラス
  • 節点の力のつり合いだけを考える
  • 引張材と圧縮材

7-4 クレモナの解法

  • (1)領域名を決める
  • (2)支点反力を求める
  • (3)力に名前を付ける
  • (4)未知の軸力が2つの節点で閉じた多角形をつくる
  • (5)引張材と圧縮材を判定する
  • (6)示力図をつくる

7-5 部材3本のトラスの解法

7-6 作用・反作用とトラスの解法

  • (1)力のつり合いは未知の力が2つの節点から
  • (2)作用・反作用から未知の力を求める
  • (3)軸力ゼロのゼロ部材

7-7 トラスの形と荷重条件

7-8 作図だけでトラスを解く

  • 集中荷重1つの例

7-9 複数の荷重を作図だけで解く

  • 練習問題
  • 解答例

8章 組み合わせ応力

8-1 主応力と主せん断応力

  • 単軸荷重の傾斜断面に生まれる応力
  • 主応力と主せん断応力

8-2 応力成分

  • 直交座標と平面座標
  • 物体に考える応力成分
  • 平面応力の計算式

8-3 平面応力

  • 平面に生じる応力成分
  • 主応力面と主せん断応力面
  • 直交する軸荷重だけを受ける材料

8-4 軸荷重とせん断荷重を受ける材料

8-5 モールの応力円

8-6 応力の計算式とモールの応力円

  • 主応力と主応力面の作図
  • 主せん断応力と主せん断応力面の作図

8-7 単軸荷重を受けるモールの応力円

  • 8-1の例題をモールの応力円で解く

8-8 負のせん断応力

  • せん断応力の符号
  • 直交する引張荷重とせん断荷重を受ける材料
  • 練習問題
  • 解答例
  • 終わりに
  • (付録1)一般構造用圧延鋼材の機械的性質
  • (付録2)機械構造用炭素鋼鋼材の機械的性質
  • (付録3)鉄鋼の許容応力[MPa]
  • (付録4)機械構造用炭素鋼鋼材の疲労強度
  • 基本的な公式
  • クレモナの解法の特別な場合
  • 索引