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我が社で扱う試験機とそれに関わる力学や電気の基礎知識を少しずつ書きためていきたいと思いますので、時間のあるときにご覧になって今一度再確認して下さい。

1.力学の基礎知識

MKS単位系 物理基本単位は長さ(m)、質量(kg)、時間(s)の3個です。これ以外の物理量単位はこの3個の単位の組み合わせで置きかえることができます。これをMKS単位系と呼びます。
MKS単位系の欠点は質量と重量の区別があいまいであること。例えば1kgの質量の品物の重量は1kgfですが、ときとしてkgとkgfを混同しがちでした。重量とは力であり、1kgの質量の品物に重力がかかると1G=9.8m/s2ですから、正しくは1kgの質量の重量は9.8kg・m/s2ということになります。(力=質量×加速度)
SI単位系 (Systeme International d'unite) 国際単位系。 量衡の標準単位系 で、旧[MKS]単位系をもとに、次のような単位を基本として組み立てた 単位系のこと。1960年に国際度衡量総会で採択された。
長さ (m)、質量( kg)、時間 (s)、電流 (A)など
MKS単位系と一番違うのは力をニュートン(N)という単位に表したり圧力をパスカル(Pa)というその単位にちなんだ物理学者の名前にしたこと。1kgの質量の品物の重量は9.8Nと表します。
上と比べるとN=kg・m/s2であることがわかります。
応力(おうりょく) σ(シグマ)で表す 荷重を面積で割ったもの。すなわち単位面積あたりに受ける荷重のことです。
例えば、ある棒を引っ張ったり押したりしたときにその力を棒の断面積で割ったものを応力と呼びます。
許容応力 σa と表す その材料が、これくらいの応力なら壊れないだろうという応力。破壊する応力に対して安全率を定めて許容応力を決定します。例えば安全率を3にすると破壊する応力の3分の1に許容応力を設定します。安全率をどれくらいにするかによって許容応力は変わります。
歪み(ひずみ) ε(イプシロン)で表す ある長さをもった棒が力を受けて伸びたり、縮んだりするときに変化した長さを元の長さで割った割合を歪みと呼びます。例えば1メートルの長さの棒を引っ張って、0.1ミリ伸びた場合の歪みは0.1(mm)÷1000(mm)=0.0001になります。普通歪みはかなり小さいので指数で表すことが多く、0.0001の場合は1.0×10−4と表したりします。
弾性係数、ヤング率 E(イー)で表す 普通、鉄などの材料の伸びは引っ張る力に比例します。これは正確には歪みは応力に比例しているのです。AとBが比例するとき普通はA=kBと書きます。そしてkを比例定数と呼びますが応力σと歪みεを表す場合には
σ=Eεと表します。
そして比例定数であるEのことを弾性係数、またはヤング率と呼びます。またこの関係が成り立つ物を弾性体と呼びます。
土の場合
普通の材料試験でも応力と歪みを求めることでその材料の弾性係数を求める試験ですが、三軸試験や一軸試験でも応力と歪みを求めて土の弾性係数を求める試験だということができます。


2.土質試験の基礎知識

三軸試験 三軸試験は土の強度を求める試験のうちの一つで、求めたい土の応力状態を三軸室の中に再現して試験をするものです。横圧はその供試体のまわりの土から受ける土圧の代わりです。
土質試験の場合、横圧(おうあつ)をσ3(シグマスリー)と呼びます。水圧(圧力)の場合普通はσを使いませんが、三軸試験の場合は供試体にかかる応力を方向別にわけて、垂直方向の応力をσ1、水平方向の応力をσ3と呼ぶのが習慣になっています。
σ1、σ3の他にσ2というのがあって、σ1を主応力(一番大きい応力)、σ3を最小主応力(一番小さい応力)、σ2を中間主応力(それらの中間の応力)と呼んでいます。三主応力試験はそれらの三方向の三種類の応力を設定できる試験ですが、普通の三軸試験ではσ2=σ3の状態での試験です。通常、土の中のある部分の応力状態を考えたら東西方向の土圧も南北方向の土圧もほぼ等しいはずなのでσ2=σ3とすることができます。
普通鉄などの材料試験では引っ張り試験を行うことが多く引っ張り方向の力や伸びをプラスにとることが多いのですが、土質試験では圧縮方向の力や変位をプラスにします。従って応力も圧縮方向の応力をプラスで表します。
せん断試験 その材料が破壊する応力


3.土質試験機の基礎知識
4.電気計測の基礎知識

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