「暮らしの方法まとめ」記事「ヤング率 測定 方法」
金属やプラスチック、木材など、様々な素材の強度って、どうやって測るんだろう？ 自分で何かを作ったり、修理したりする際に、素材の性質を知りたいと思うこと、ありますよね。例えば、新しい棚を作ろうとしたときに、どの木材が一番丈夫なのか、知りたいと思いませんか？ 今回は、そんな疑問に応えるべく、「ヤング率」の測定方法について、わかりやすく解説していきます。ヤング率を知ることで、素材の特性を理解し、より適切な素材選びができるようになります。
ヤング率とは、材料の「弾性」を表す指標で、材料の硬さや変形のしやすさを知るために重要です。今回は、ヤング率を測定するための、比較的簡単な方法を3つご紹介します。
1. 引っ張り試験による測定
最も一般的な方法の一つです。これは、材料を引っ張って、どのくらい伸びるかを測定します。
- 手順:
- 測定したい材料を、専用の試験機に固定します。
- 試験機で、材料を徐々に引っ張ります。
- 引っ張る力（荷重）と、材料の伸び（ひずみ）を正確に測定します。
- 測定結果をもとに、ヤング率を計算します。
- 特徴: 専門的な機器が必要になりますが、比較的正確な測定が可能です。
2. 曲げ試験による測定
材料を曲げて、どのくらいたわむかを測定する方法です。
- 手順:
- 測定したい材料を、両端を支えるように固定します。
- 材料の中央に、荷重をかけます。
- 荷重と、材料のたわみを測定します。
- 測定結果と材料の寸法を用いて、ヤング率を計算します。
- 特徴: 引っ張り試験よりは簡易的な設備で可能ですが、正確な測定には、精密な測定器が必要です。
3. 超音波による測定
音波を使って、ヤング率を推定する方法です。
- 手順:
- 測定したい材料に、超音波を発信します。
- 超音波が材料を通過する速度を測定します。
- 材料の密度と音速から、ヤング率を計算します。
- 特徴: 非破壊検査が可能で、材料を傷つけることなく測定できます。
注意点・コツ
ヤング率の測定には、いくつかの注意点があります。
- 材料の均一性: 材料の性質は、場所によって異なる場合があります。複数の箇所で測定し、平均値を求めることが重要です。
- 温度の影響: 材料のヤング率は、温度によって変化します。測定時の温度も記録しておきましょう。
- 測定器の精度: 使用する測定器の精度も、測定結果に影響します。信頼できる測定器を選びましょう。
まとめ
今回は、ヤング率の測定方法について、3つの方法をご紹介しました。ヤング率を理解することで、材料の特性を把握し、より安全で適切なものづくりに役立てることができます。専門的な知識が必要な場合もありますが、今回ご紹介した内容が、素材選びのヒントになれば幸いです。