01
材料力学
部品がどれだけ伸び、曲がり、ねじれ、どこで壊れるか。
01
引張と圧縮
2 単元02
断面の性質
3 単元- 02-01断面の中心は、真ん中とはかぎらない図心(断面の中心)断面の「面積の釣り合い点」。分けて、面積×位置を足して、全体の面積で割る。T形・L形のように上下が非対称だと、図心から上の縁・下の縁までの距離がちがい、応力もちがう。

- 02-02同じ重さでも、H形は正方形の10倍曲がりにくい断面二次モーメント曲がりにくさを決める「形」の量。遠い材料ほど効くので、同じ重さでも、H形は正方形の10倍。長方形の高さが3乗で効く理由。

- 02-03同じ材料でも、離してつなぐと7倍曲がりにくい平行軸の定理軸が図心からずれると、I は「面積 × ずれの2乗」だけ増える。板を離してつなぐと、材料は同じなのに7倍曲がりにくくなる理由。

03
はりの曲げ
3 単元- 03-01はりのいちばん危ない場所は、グラフで見つかるせん断力図と曲げモーメント図はりを切って、片側をシーソーと見る。上下の力の釣り合いから、ずらす力(V)。力 × 距離の釣り合いから、曲げモーメント(M)。M のグラフの傾きが V で、V がプラスからマイナスに変わる場所が、いちばん危ない。

- 03-02割り箸は、なぜ外側から割れる?曲げ応力の式割り箸は、なぜ外側から割れるのか。伸び縮みは中立軸からの距離に比例し、帯の「力 × 距離」を全部足すと I が出て、曲げモーメント M と釣り合う。そこから σ = My/I が出てくる道すじ。

- 03-03同じ重さでも、H形なら応力は約4分の1断面係数(形の効率)壊れにくさを決める「形」の量 Z。同じ重さなら、H形は正方形より縁の応力が約4.3分の1。たわみにくさ I との使い分けと、長方形・丸棒・管・H形の比べ方。

04
はりのたわみ
10 単元- 04-01公式の「3」は、どこから来た?たわみの微分方程式と積分法たわみの公式は、どこから出てくるのか。曲がり具合 1/ρ ≈ −v″ と M/EI をつないで、M(x) を2回積分する。PL³/3EI の「3」の正体。

- 04-02棒を2倍長くすると、8倍下がる片持ちばりのたわみ(先端に集中荷重)棒を2倍長くすると、先端は8倍下がる。その理由と、たわみを小さくする作り方。

- 04-03重い物は、壁際に置くほど棚が楽になる片持ちばりのたわみ(等分布荷重)荷重が全体に広がると、先端のたわみは先端荷重の3/8。重いものを壁際に置くと楽になる理由と、長さの4乗。

- 04-04両端で支えるだけで、たわみは16分の1単純支持ばりのたわみ(中央に集中荷重)同じ棒でも、両端を支えると、片持ちの16分の1しかたわまない。48 という数の理由と、たわみを小さくする支え方。

- 04-05長いはりは、自分の重さで曲がる単純支持ばりのたわみ(等分布荷重)同じ重さでも、広げてかけると、たわみは5/8、曲げ応力は半分になる。長いはりが、自分の重さで曲がる理由。

- 04-06荷重がずれても、いちばん下がるのは真ん中の近く単純支持ばりのたわみ(任意の位置に集中荷重)荷重が真ん中からずれたとき、支点が支える力はシーソーの決まりで出る。最大たわみは真ん中の近くにとどまり、真ん中で測れば97%分かる。

- 04-07荷重がいくつあっても、1つずつ足せばいい重ね合わせの原理荷重が複数あるときは、1つずつのたわみを足せばいい。分布荷重が集中荷重の足し合わせになる理由と、足せないとき。

- 04-08先を柱で支えるだけで、たわみは23分の1不静定ばり(一端固定・他端支持)壁に固定して先端を柱で支えると、力のつり合いだけでは反力が決まらない。余分な支えを外して解く方法と、片持ちのたわみが約 1/23 になる理由。

- 04-09両端を固めると、たわみは4分の1以下両端固定ばり両端を壁に固定すると、たわみは単純支持の1/4〜1/5になる。そのかわり、壁の根元に固定端モーメントが生まれる。

- 04-10壊れなくても、たわみすぎたら失敗たわみの制限と、はりの設計許される量(L/300 など)から逆算して、はりの高さを決める。たわみから決まる高さと応力から決まる高さのうち、大きい値を採る。細長いはりはたわみで、短くて太いはりは応力で決まる。

05
ねじり
2 単元06





