張力計とは何ですか？

張力計は、負荷と呼ばれるさまざまな歪みに対する材料の応答を決定するために使用されるデバイスです。 材料がひずみを受けているときに伸びる量は、材料の引張強度と疲労強度に関する重要な情報を提供します。 張力計デバイスは、部品が必要な強度と耐久性の要件を満たしていることを確認するために、製造業で日常的に使用されています。

張力計デバイスは、試験材料の一部を所定の位置に保持する2つのグリップで構成されています。 次に、これらのグリップを使用して、荷重と呼ばれる引張力または圧縮力を試験片に加えます。 張力計は、機械的または電気的手段で駆動されるネジまたは油圧ラムのいずれかを使用して力を作り出すことができます。

密閉室は、張力計を収容するために使用できます。 この構成により、特定の温度と圧力の下で材料のひずみ特性をテストできます。 これは、航空機や潜水艦で使用される金属のテストに不可欠です。これらの金属では、大気圧が大幅に変化する可能性があります。 チャンバーは、高温範囲にさらされる材料のテストにも役立ちます。

張力計デバイスからの正確な結果は、試験片の品質に依存します。 切断プロセス中に作成された欠陥は、テスト結果をゆがめ、ひずみ下での早期故障につながる可能性があります。 最も小さな表面の不整合でさえ、歪みの下で急速に拡大および広がり、早期の破壊および金属疲労を引き起こす可能性があります。 これは、大気圧の応力に繰り返しさらされると、不十分に製造されたリベットと金属シートが疲労し、航空機で故障するのと同じプロセスです。

張力計による結果は、伸びの関数として負荷を提供します。 このデータから、試験片の断面積とともに、応力-ひずみ曲線をプロットできます。 この曲線は、すべての材料に固有のものであり、重要な指標を提供します。 これらの尺度には、材料の弾性限界、比例限界、降伏強度、極限強度が含まれます。

張力計を使用すると、エンジニアはテスト対象の材料のヤング率を決定できます。 ヤング率は、材料の応力-ひずみ曲線の初期線形勾配を表し、引張強度を引張ひずみで割ったものとして定義されます。 引張強度は、加えられた力を試験片の断面積で割ることによって決定されます。 引張ひずみは、生成された伸びの量を、試験片の元の長さで割ったものです。 応力-ひずみ曲線の初期線形部分であるヤング率内の力にさらされた材料は、荷重が除去されると元の状態に戻ります。

材料の応力-ひずみ線が湾曲し始める点は、材料の弾性限界を表します。 この制限を超える荷重によって引き起こされる歪みは、材料の永久変形を引き起こし、荷重が取り除かれたときに材料が元の状態に戻るのを防ぎます。 材料に吸収される最大の力、または歪みは、その極限強度を表します。 これは、材料の破壊強度に等しい場合と等しくない場合があります。