技術士 過去問
令和4年度（2022年）
問1 (基礎科目「設計・計画に関するもの」 問1)

金属材料の性質に関する問題です。

疲労や弾性変形などは、金属材料のみならず、最近よく導入されている樹脂素材などの評価でも重要な実験方法となります。

金属材料の一般的性質に関する問題です。

（A）疲労限度線図では、規則的な繰り返し応力における平均応力を（　ア：引張　）方向に変更すれば、少ない繰り返し回数で疲労破壊する傾向が示されている。

疲労限度線図は、疲労繰返応力に引張平均応力が掛かると、疲労限度が低下し、低下度合を示す線図です。

疲労限度線図は、Ｘ軸に平均応力、Ｙ軸に疲労限度とし、Ｘ軸の正方向が引張平均応力、負方向が圧縮平均応力とし、右下がりの緩やかな曲線です。

（B）材料に長時間一定荷重を加えるとひずみが時間とともに増加する。これをクリープという。（　イ：材料の温度が高い状態　）ではこのクリープが顕著になる傾向がある。

高温で金属に長時間に一定引張応力を加えると、初めはひずみが時間とともに急速に増加し、その後低い一定のひずみ速度で増加する現象が、クリープです。

材料の温度が高い状態にあるほど、クリープは顕著となります。

（C）弾性変形下では、縦弾性係数の値が（　ウ：小さい　）と少しの荷重でも変形しやすい。

縦弾性係数Eは、E=σ/ϵ (応力/ひずみ)で表されるため、Eが小さいときは、応力が変われば、ひずみも大きく変わります。

（D）部材の形状が急に変化する部分では、局所的にvon Mises相当応力（相当応力）が（　エ：大きく　）なる。

相当応力（ミーゼス応力）は、複雑な多軸応力状態を、単一の引張応力に換算した値で、降伏に達するまで1つの値で、3次元的な応力状態を表現します。

部材の形状が急に変化する部分では、局所的に相当応力は大きくなります。