どっちが曲がりにくい? 断面係数と断面2次モーメントについて

製図検定(技能検定「機械・プラント製図」)の勉強をするにあたり、実際に調べたことを書いていきます。
技能検定についての詳細は、以下の記事も参照ください。

 

◆技能検定とは?
cad.hateblo.jp

◆3級についての詳細
cad.hateblo.jp

◆2級についての詳細
cad.hateblo.jp

 

本日は「断面係数と断面2次モーメント」についてです。
さらに日本語で頼む的に意味が分からない問題が続いています。
心が折れそうですが……頑張りましょう!

 

 

断面係数とは

まずは、断面係数とは何ぞやということなのですが。

実は、断面係数は『断面二次モーメント』という係数と密接な関係があります。 なぜなら、断面係数は断面二次モーメントから求めた式だからです。

つまり断面係数の意味≒断面二次モーメントと同義語に近く、曲げモーメントにどれだけ抵抗できるか?を意味しています。

一方で断面係数と断面二次モーメントは、強度計算で全く違う使われ方をします。断面係数は『応力度算定』、断面二次モーメントは 『たわみの算定』に用いられます。


??!

も、ホントね、意味がわかりませんよね。

簡単にいうと。


・断面の形が決まれば、「断面2次モーメント」も「断面係数」も決まる。そういう意味では似たようなものである。
・たわみ(変形量)を計算する時には「断面2次モーメント」を使うのが便利。
・応力を計算する時には「断面係数」を使うのが便利。
というだけのことであって、しいて言えば・・、
・「断面2次モーメント」は、曲げに対するたわみにくさ
・「断面係数」は、曲げに対するこわれにくさ
と思っておけばいい。

ということらしいです。


(参考)→断面係数とは
(参考)→断面2次モーメントと断面係数の違いが分かりません。 - どちらも曲げ強さ... - Yahoo!知恵袋


そして、これらの公式は、形によって、違うとのこと。

f:id:aquaa:20200508132838p:plain
(参考)→Œ»‘ã‹Zp˜_ ‘æ7‰ñ Þ—¿—ÍŠw/ŽÔ‘̍\‘¢/ ”F‚ß‚ç‚ê‚ÄŠð‚µ‚©‚Á‚½‚±‚Æ


……うーん、あまりよくわからないけども。
たわみにくさ、壊れにくさ、ってことなんですかねぇ???

 

つまり、まとめるとこういうことになります


つまりは、曲がりにくい、たわみにくい、を問われるのではないかと思います。

断面二次モーメント:梁などの材料の変形率を計算するパラメータ。
 断面二次モーメントが大きい材料は、曲がりにくい。

断面係数:曲げ応力の大きさ(つまり、強度)を決めるための係数。
 断面係数が大きいほど曲げ強度が強い材料。

つまり、概念として、断面二次モーメントは変形率、断面係数は応力に関するパラメータであると言える。


試験では、


こんな感じの断面図が出て、どちらが断面係数が大きいか、と聞かれる事が多いです。
実際に計算してみたら、(b)の方が大きいみたいです。

なので、よく出る断面形状と断面二次モーメントを記憶しておけばOKです!

 

学科試験を突破するなら


学科試験を突破するためには、過去問を繰り返し解くことが重要です。
以下参考書が役立ちますので、参考までに。