ヤング係数について

質問

ヤング係数についての質問なんですが、H型鋼材のヤング係数は、部材によってそれぞれ係数の数値が違うのでしょうか？

また、S造の梁のたわみを求める計算式の解説で、
テキスト(1)には、【鋼材のヤング係数は、Eｓ＝２０５KN/mm2】
と書いてあり、
テキスト(2)には【　ここでいうヤング係数E＝2100ｔ/cm2　】
と書いてあったのですが、どういった意味なのでしょう？
公式はテキスト(1)(2)共同じなのでずが、この場合のヤング係数とは…

どうか、この素人に教えていただける方がいましたら、よろしくお願いいたします。

回答No.2

AoDoc · ベストアンサー

ヤング係数は形状は関係なく、材料によって決まる値です。鋼材と言っても成分は様々ですので、それぞれ固有の値を有し、数値も若干異なります。
以前、工学単位からSI単位に変わりましたが、分野によっては切り替え時期が異なり、テキストもその影響を受けています。(1)、(2)とも単位が異なるためです。ヤング係数は応力の単位と同じで、この材料定数の表現も分野によって異なり、GPaかMPaで表しています。応力計算で使うときはMPaが便利ですので両者の値をMPaで表してみます。
　基本的な単位の関係は次のようになります。t は[tonf]の意味です。

1kN=10^3 N, 1 t = 1 tonf= 10^3 kgf, 1 cm^2=10^2 mm^2, 1 M=10^6
1kgf/mm^2=9.807 N/mm^2 =9.807 MPa
1 MPa=10^6 N/m^2=10^6 N/(10^6mm^2)=1N/mm^2

(1)の場合

Eｓ＝２０５KN/mm^2=205×10^3 N/mm^2 =2.05×10^5 N/mm^2=2.05×10^5 MPa

(2)の場合

E＝2100ｔ/cm^2=2100×10^3 kgf/(10^2mm^2)=20600×10 N/(mm^2)=2.06×10^5 N/mm^2
=2.06×10^5 MPa

　両者とも同程度の値となります。

お礼

工学単位からSI単位への変更なんて、初心者の私からしたら知る由もない分野でした。
なんせ、最近になって構造計算やら物理学の勉強をし始めた文系出身者の為、必死です。
　それにしても、みなさんどこでこんな知識が入ってくるのか、独学の私からしたら羨ましい限りで。。。。こういった物理学などの普段目に見えない力を理解する方法があるのなら何としてもその方法を真似してみたいものです。一人で悩むのには限界があります。

話は脱線しましたが、丁寧な回答をたいへんありがとうございました。スッキリできました。

回答No.5

AoDoc

#2です。文系の方が構造計算とは、大変と思います。
　SI単位は国際単位で、現在はこれに統一されています。単位を変えますとJIS規格まで変更しなくてはなりませんので分野により切り替え時期が違いました。例えば、SS400は、Structure Steel,引張強度400MPaと言う意味ですが、工学単位では、SS41でした。41は引張強度41 kgf/mm^2です。私は機械工学出身ですが、機械工学科以外の学生と初心者用の大学の材料力学の教科書を出版しています。ホームページで教科書のサポートページも設けています。詳細はこのサイトではかけませんが。材料力学や構造力学の教科書、参考書は理論計算をしている研究者が書いたものが多く、数式の羅列が多く難しく、物理的な意味の説明にかけます。初めて出てくる専門用語の説明が乏しいなど、何冊か読まないと理解できないものが多かったのですが、最近は簡単な説明のものがありますので、良い参考書を探すことが必要かと思います。頑張って下さい。

お礼

ありがとうございます。
初心者レベルの物から、徐々に理解を深めて行きたいと思います。
本で学んでいても、公式ばかりで『なぜこうなるのか？？』と悩みだすと、時間がかかってしまいます。根本的に【ちから】とは何か？のレベルの本で学習中です。(クチコミ人気のあった２級建築士受験対策５日で分かる構造力学)
進学は、別けあって文系なのですが、元々は理系の方が好きなので、良い参考書を探しながらがんばりたいと思います。私ごとばかりですみません。回答ありがとうございました。

回答No.4

noname#221368

#3です。大きなお世話です。

(1)
＞部材（材料）によって影響される値・・・
とは、ふつう言いません。「材料によって影響される値」とはっきり言います。部材は構造の一部という意味で、材料とは区別されます。補足を読んでから、「H型鋼材のヤング係数は、部材によってそれぞれ係数の数値が違う」は、「材料によってそれぞれ係数の数値が違う」の意味だと了解できました。

(2)
　自分はもともと土木専門で、数学と物理を独学しています。そこでお奨めなのは、なかなかやり難いですが、歴史を読む事です。歴史を読むと、理論の動機付けや目的がわかり、多少勉強し易くなります。
　数学史や物理学史を読んだ時、最初は何の事やらさっぱりでしたが、少しづつですが役立つようになり、今は「こういう話を、大学では余談として聞けるんだろうな・・・」と思うようになりました。

　以下の本をご紹介します（ちょっと高いですが・・・）。

　　材料力学史，Ｓ.Ｐ.ティモシェンコ，鹿島出版会，3990円（税込み）
　　http://www.bk1.jp/product/02794679

お礼

回答ありがとうございます。
歴史を読むと、動機付けや目的が理解しやすくなるのですね☆
まさに、『なぜこうなるのか？なぜこう表現するのか？』と、公式をただ暗記するのは苦手なので、深く深く考え出すと、手持ちの参考書にもなかなか疑問に答えてくれるようなものはないもので、、、、こういった物理学史といった方法もあったのですね。
ちょっとお高いので図書館でどんなものか目を通してから、購入の参考にしてみたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#221368

誤解を招きそうなので、訂正します。#1です。#1の最後で、

　　210KN/mm2＝2100tw/cm2

と書きましたが、wじゃなくてfです。それから＝になるのは、重力加速度を10m/s2とみなして良いと決まっている、私の業界だけでした。#2さんの応えの方が、より妥当と思います。

回答No.1

noname#221368

まず(1)と(2)の単位の違いについては、問題ないですよね？

＞H型鋼材のヤング係数は、部材によってそれぞれ係数の数値が違う？

　ふつうそんな事はありません。考えられるのは、次の3つかな？。

[１]業界が違う
　日本の鋼材は高品質ですが、それでも製品にバラツキはあります。なので、ヤング係数といってもしょせんは標準値です。(1)と(2)の関係はわかりませんが、分野によって標準値が違う場合があります。自分は、ず～とっ、2.1×10^6kgw/cm2＝2100tw/cm2＝210KN/mm2の業界でした。

[２]材料が違う
　鉄と言っても、鋳物と鋼材は違います。鋳物と鋼材は別材料として扱うべきです。という訳で、Ｓ造って何ですか？。ＳＳ鋼の事ですか？。

[３]誤植または再び業界
　各業界では、材料定数の端数処理の桁数が違います。205を3桁目で四捨五入したら、210KN/mm2＝2100tw/cm2ですよね。四捨五入し忘れた、誤植かも知れませんよ。

お礼

ありがとうございます。
　ヤング係数は、せいの高さやH型鋼で言うと、フランジやウェブの厚さには関係ないのでね☆部材（材料）によって影響される値ということで、おおよそ私の解釈はあってますかね。
業界によっても多少異なるというのは、なるほど納得です。まだ、勉強走り出しの身からすると、理解することで必死なので、テキストによって違うと混乱してしまいました。

ちなみにS造というのは、SS400（一般構造用圧延鋼材引張り強さ400N/mm2）を使用した時の話でした。