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マンガでわかる材料力学

マンガでわかる材料力学

マンガシリーズに材料力学が登場!変形や強度を考えてみよう!

私たちの身のまわりにの製品にはさまざまな材料が使われています。材料の性質を理解したうえで目的にあった設計をしなければ、強度が足りなくなり変形したり、壊れたり、など安全性にかかわるトラブルが発生します。このため、どうすれば壊れないのか、材料の変形や強度を考えながら、安全な設計をするために力学の知識を駆使できることが必要となります。これを学ぶものが材料力学です。
本書は、材料力学の基礎の中から、これだけは理解しておきたいポイントに絞り、マンガでわかりやすく解説するものです。材質の特質である変形、また負担を予測する計算方法についても紹介します。
身近な題材をもとに、どこに着目点をおくべきなのかをマンガで解説し、数式などの複雑な部分は文章解説で学ぶことができます。

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プロローグ 部室だって、ルームシェア!?   
第1章 変形する物体の力学
1 物体に加わる力を考える
・ベクトルを使いこなそう(荷重)
・反対から働く力(反力)
・しっかり支えてね(支点)
・1N と1kg f の大きさ
・くるくる回転しそう(モーメント)
・シーソーを思い出して(モーメントの基本)
2 物体の力のつり合いを考える
・自分で書いてみよう(自由体図)
・アレもコレも、つり合っている!(力とモーメントのつり合い式)
・3次元問題と自由度
3 棒部材が受ける力
・消しゴムでイメージしよう(力と変形)
・押されてます(圧縮力)
・引張られてます(引張り力)
・曲がります(曲げモーメントとせん断力)
・ねじれてます(ねじりモーメント)
4 物体は力を受けると変形する
・静定問題と不静定問題
・微小変形と有限変形
◆ 計算の詳細(不静定問題)
第2章 応力
1 物体の中にも力が働いている
・仮想の包丁でスパッと!(内力と仮想断面)
2 内力をどのように表すか
・応力ってなんだろう?(応力)
・向きに気をつけて(引張り応力と圧縮応力)
・断面に沿ってずらす応力(せん断応力)
3 応力はどのように生じているか
・応力ベクトルを分解(垂直応力とせん断応力)
・モールの応力円
4 応力は面全体で一様ではなく、位置により変化する
・面積で割るだけじゃダメ!?(応力の求め方)
・Δ(デルタ)を用いた応力の表し方
第3章 ひずみと変形
1 変形の度合いをどう表すか
・ひずみってなんだろう?(ひずみ)
・引張りや圧縮のときの、長さと直径は?(垂直ひずみ)
・形のゆがみを表す(せん断ひずみ)
2 ひずみから変形を知る
・ねじり変形とせん断ひずみの関係
・曲げ変形と垂直ひずみの関係
第4章 材料の強さと力学的性質
1 力と変形は比例する
・壊れないモノづくりのために(材料の力学的性質)
・応力とひずみは、比例する!(フックの法則)
・垂直応力と垂直ひずみの関係(ヤング率)
・せん断応力とせん断ひずみの関係(せん断弾性率)
・材料特性の測り方
2 材料の支える力には限界がある
・限界なのです(破断)
・元に戻れる? 戻れない?(弾性域と塑性域)
・設計の基準となるもの(降伏と強度)
3 粘り強い材料ともろい材料
・粘り強い? もろい?(延性材料と脆性材料)
第5章 応力の計算方法
1 棒の引張り・圧縮問題を考える
・引張り荷重と垂直応力の関係、伸び量の計算
2 棒のねじり問題を考える
・ねじりモーメントとせん断応力の関係、ねじれ角の計算
・rdrdθって、なんだろう?(微小面積の表し方)
3 棒の曲げ問題を考える
・曲げモーメントと垂直応力の関係、曲率の計算
第6章 材料力学の応用
1 構造物を壊れないようにつくるには
・壊れる前に、わかります(壊れないモノづくりの手順)
・正方形の断面をもつ棒の応力
・飛び乗ったり、暴れたり!?(衝撃力)
・ベンチの板の厚さの計算
2 変形しにくさも大事
・剛性ってなんだろう?(剛性)
・工夫して強くなりました(座屈)
3 構造物は、どの程度安全か?
・不確かさを考慮したい(安全率)
・事故を未然に防ぐために
エピローグ   
付録
◆ ギリシャ文字と読み方
◆ 国際単位系(SI)接頭語
◆ さまざまな断面の断面二次モーメントと断面係数
◆ 計算の詳細(不静定はり)
索引