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材料力学

 圧力容器の前に、容器に使われる材料の学習が待っている。力学は問題数が少ない…、どうだろう、出題されても凹まないように勉強しておくしかない。

 『初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P135~P137 (11.1 材料力学の基礎)


8次改訂版コメ: 8次改訂版(令和元年11月30日改訂)では、<8次:P136 (図11.1 応力-ひずみ線図)>の文章が全体的に書き換えられている。   0.2%耐力 という新しい語句も追加されているので、一度熟読しておこう。


応力

 テキスト<8次:P135 (11.1.1 応力)>です。

・圧力容器に発生する応力は、一般に引張応力である。 H14/12 答え

【◯】 内部から外側に向かって圧力(応力)がかかる、外側から見て引っ張る力と考えてみればよい。テキスト<8次:P135 下から5行目(太字)>

・圧力容器の耐圧強度で、問題になるのは一般に圧縮応力である。 H16/12 答え

【×】 圧縮応力ではなく、引張応力。基礎に突っ込まれる問題。 テキスト<8次:P135 下から5行目(太字)>ズバリ。

・応力のうち、外力が材料を引っ張る方向に作用する場合を引張応力、圧縮する方向に作用する場合を圧縮応力といい、圧力容器で耐圧強度が問題となるのは、一般に圧縮応力である。 H30/12 答え

【×】 正しい文章にしてみましょう。

  応力のうち、外力が材料を引っ張る方向に作用する場合を引張応力、圧縮する方向に作用する場合を圧縮応力といい、圧力容器で耐圧強度が問題となるのは、一般に引張応力である。


応力とひずみ

 テキスト<8次:P136 (図11.1 応力-ひずみ線図)>は必須じゃないかと。忘れる頃に出題される感じです。

応力-ひずみ線図


8次改訂版コメ: 8次改訂版(令和元年11月30日改訂)では、<8次:P136 (図11.1 応力-ひずみ線図)>の文章が全体的に書き換えられている。   0.2%耐力 という新しい語句も追加されているので、一度熟読しておこう。

・材料の弾性限度とは、引張の力を取り除くと、ひずみがゼロに戻る限界をいう H16/12 答え

【◯】 その通り! 弾性限度を超えて引っ張るともとの形(長さ)に戻らなくなる。

・応力とひずみの関係が直線的で正比例する限界を比例限度といい、この限界での応力を引張強さという。 H15/12 H19/12(句読点が違うだけ) 答え

【×】 引張強さは、比例限度のさらに上の(M点)である。テキスト<8次:P136>をよく読んで「応力-ひずみ線図」を一度ノートに書いてみよう。


許容引張応力

 出題は少ない、逃したくない。

JIS規格SM400B材料
JIS規格SM400B材料

 例えば、SM400Bの許容引張応力は、引張強さ(400N/mm^2)の1/4である100 N/mm^2として設計する。

 出題は少ないが、テキストの太字の部分はなるべく目を通しておこう。テキストは<8次:P136~P137 (11.1.4 許容引張応力)>です。(2種冷凍試験からは、必須項目である。)

・圧力容器を設計するとき、許容引張応力として、その材料の引張強さと同じ値を用いる。 H18/12 答え

【×】 引張強さの1/4の応力を許容引張応力とする。テキスト<8次:P137の4行目>。
【参考】
 これに関して、テキスト<8次:P137の8~9行目>に、SM400Bの「最小引張強さ」と、その1/4である「許容引張応力」の説明が記されている。

・圧力容器を設計するときに、一般的に材料の引張強さの1/2の応力を許容引張応力として、その値以下になるように設計する。 H26/12 答え

【×】 1/4です。テキスト<8次:P137の8~9行目>。 この問題は勉強しておかないと落とすかも…。(H26年度は、レアな問題が多いのかな…)

・圧力容器では、使用する材料の応力-ひずみ線図における弾性限度以下の応力の値とするように設計する必要がある。 R02/12 答え

【×】 この問題はココ。テキスト的には<8次:P137>の上3行目から読んでちょうだい。正しい文章にしますかね。

   圧力容器では、使用する材料の応力-ひずみ線図における比例限度以下の応力の値とするように設計する必要がある。

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 『SIによる 初級 冷凍受験テキスト』7次改訂版への見直し、済。(14/08/01)
 『初級 冷凍受験テキスト』8次改訂版への見直し、済。(20/07/01)

修正・訂正箇所履歴

【2016/06/09 新設】

  • 挿絵を挿入(2019(R1)/07/28)
  • テキスト8次改訂版(R01(2019)-11月改訂)へ対応、および、文章を見直し。(2020(R02)/07/01)

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【参考文献】

  • SIによる初級受検テキスト:日本冷凍空調学会
  • 上級受検テキスト(SIによる上級受検テキスト):日本冷凍空調学会
  • 冷凍機械責任者(1・2・3冷)試験問題と解答例(13):日本冷凍空調学会
  • 第3種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院
  • 第1・2種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院

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