材料力学 イントロダクション
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材料力学とは構造物の設計にあたって”どの位の大きさにすれば破壊しないだろうか?”という観点から発達した学問です。
同じ材料で作られた相似形物体が破壊しないためには、その大きさに限界があり、大きな物を作るためには より強い材料を用いなければなりません。
材料力学も機械設計者のセンス、力量を問われる分野と思います。 また、非常に興味深く おもしろい分野でもあります。
今は 有限要素法を使った構造解析ソフトがあるので こんな学問は そろばんと同じで不要と思うのはまだ少し早計です。
いずれその様な時代がくることは想像に難くないですが 今はまだ 人間が色々なパラメーター(条件)を設定しなくてはならず、また、強度などの対策を講ずるのに何が 一番 効率的なのかは 機械は教えてくれません。
まだしばらくの間は 人間が考えなければなりませんし、 初期の段階から構造解析を掛けることは無く やはり 人間の感性に基づいた形状で初期形状は作られる物と思います。
この感性とはもちろん デザイン性も含まれますが 強度的で効率的なものも含まれます。
複雑な形状の計算はやはり 複雑になるのですが、おおよその形状に丸めて計算することはよくあります。
人間はファジーなのでこのようなことが簡単にできます。
重量計算なども形状をみて 真四角にして考えたらだいたいこのくらいの感じだろうと言うことで重量を想定して構想を進めていきます。
はじめからそんなに正確に計算してもどんどん形状が変わっていくので意味がないのです。
ですから強度計算のときも同じように 簡単な形状に置き換えて簡易的に計算します。
片持ちばりなどしょっちゅうしますから暗記しています。
それで最終的に精度を上げていき 最後は解析ソフトを使用して最終確認となります。
このように常に このくらいなら何キロ? どの位たわむ? なんて考えていますから 飛行機の羽はどの位たわむのだろうか、この橋の橋脚はどの位のピッチなのだろうか? ワイヤーなんて絶対に信用できないとか 考えるわけです。
ですから決して 面白みのない分野ではありません。
構造物にかかる力とは 色々な種類があり 通常は複合してかかる場合がほとんどですが、それぞれ単独で考えて最終的に総合判断をします。