38AM81｜第38回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

2

この問題のポイント

この問題では、非鉄金属材料の引張試験で得られる情報と、応力－ひずみ線図の基本事項が問われています。

引張試験では、試験片に引張荷重を加え、荷重と伸びから次のような値を評価します。

• 応力
• ひずみ
• ヤング率
• 比例限度
• 弾性限度
• 耐力
• 引張強さ
• 破断伸び

非鉄金属では、軟鋼のような明瞭な上降伏点・下降伏点を示さないことが多く、降伏点の代わりに耐力を用います。

解説

引張試験では、材料に引張力を加え、どの程度の応力でどの程度ひずむかを測定します。
これにより、応力－ひずみ線図が得られます。

応力－ひずみ線図の初期の直線部分では、応力とひずみが比例します。
この直線部分の傾きがヤング率です。

問題文の小項目を確認します。

ａ．応力－ひずみ線図が得られる。
正しいです。引張試験では、応力とひずみの関係を示す線図が得られます。

ｂ．ヤング率を求めることができる。
正しいです。応力－ひずみ線図の弾性域、特に比例範囲の傾きからヤング率を求めることができます。

ｃ．比例限度での応力は弾性限度の応力よりも大きい。
誤りです。比例限度は、応力とひずみが比例関係を保つ限界です。弾性限度は、荷重を除くと元に戻る限界です。一般に比例限度は弾性限度以下であり、比例限度での応力が弾性限度より大きいとはいえません。

ｄ．上降伏点が存在する。
誤りです。上降伏点と下降伏点が明瞭に現れるのは、軟鋼などで代表的です。非鉄金属材料では明瞭な降伏点を示さないことが多く、0.2％耐力などで評価します。

ｅ．耐力に相当する外力を与えた場合、永久ひずみが残る。
正しいです。耐力は、明確な降伏点がない材料で、一定の永久ひずみ、代表的には0.2％の永久ひずみが残る応力として定義されます。

ひっかけポイント
非鉄金属では、軟鋼のような明瞭な上降伏点を示さないことが多いため、耐力で評価します。
「降伏点」と「耐力」を区別して押さえます。

選択肢の確認

1．誤り。
選択肢1は ａ、ｂ、ｃ の組合せです。ａとｂは正しいですが、ｃが誤りです。比例限度は弾性限度より大きいとはいえません。

2．正しい。
選択肢2は ａ、ｂ、ｅ の組合せです。応力－ひずみ線図が得られること、ヤング率を求められること、耐力に相当する外力で永久ひずみが残ることはいずれも正しいです。

3．誤り。
選択肢3は ａ、ｄ、ｅ の組合せです。ａとｅは正しいですが、ｄが誤りです。非鉄金属材料では明瞭な上降伏点を示さないことが多いです。

4．誤り。
選択肢4は ｂ、ｃ、ｄ の組合せです。ｂは正しいですが、ｃとｄが誤りです。

5．誤り。
選択肢5は ｃ、ｄ、ｅ の組合せです。ｅは正しいですが、ｃとｄが誤りです。

覚えるポイント

• 引張試験では、応力－ひずみ線図が得られます。
• ヤング率は、弾性域の応力－ひずみ線図の傾きから求めます。
• 比例限度は、応力とひずみが比例する限界です。
• 非鉄金属では、明瞭な上降伏点を示さないことが多く、耐力を用います。
• 耐力は、一定の永久ひずみが残る応力として評価されます。