引張強さと破断強さは2つの重要なパラメータである。メーカーはどのような材料を選ぶときにも、この2つのパラメータを考慮する。残念ながら、大多数の素人はこれらのパラメータを同じと考えている。両者には複数の違いがあることを覚えておいてほしい。そのような判断が、引張強さと破断強さに関する議論に火をつけるのです。
これらのパラメータはいずれも、あらゆる素材の能力を評価する際に便利なものである。どんな素材でも、その物体の引張強度や破断強度が書かれているのを目にすることがある。これは、その限界以上の応力や荷重をかけてはいけないという意味です。この記事では、引張強さと破断強さについて詳しく説明します。それでは始めましょう！
引張強度とは何か？
この記事は、この2つのパラメーターを真っ向から比較するものではない。むしろ、その違いを理解することが目的である。それではまず、引張強さについて詳しく説明しよう。
これは、材料が耐えられる引っ張りの最大量である。その限界を超えると、材料は永久に変形します。つまり、以前の形状や位置に戻ることはありません。この段階で材料が壊れるわけではないことを覚えておいてください。科学的には、単位面積にかかる力（応力）です。
一般的な素材の引張強度は以下の通り：
- ゴムだ： 10-20 MPa
- スチール： 400-1,500 MPa
- アルミニウムだ： 90-570 MPa
引っ張り強度について、最も簡単な言葉で説明しよう。ゴム片があるとする。それを引っ張り、ある程度の力で引っ張り続けます。しかし、引っ張るのを止めると、ゴムは元の位置に戻ります。しかし、引っ張り続けると、ゴム片が変形し始める点に到達する。
離れると、最初の位置には戻らない。しかし、ゴムストリップは許容範囲内の位置にあり、ひび割れたり壊れたりすることはない。この段階での力が、そのゴムストリップの引張強さになる。引張強度があれば、材料は壊れることはなく、ただ変形するだけである。それは、その位置に戻る能力や能力を失う。
ここに引張強さを求める公式がある：
引張強さの計算式は以下の通り：
引張強さ＝最大力（F）／断面積（A）
パスカルの引張強さの単位。極限引張強さと降伏強さの2種類がある。UTSでは、材料は大きな変形を示す。一方、降伏強度は、材料が小さな変形を示し始めるときである。降伏強さは常に極限引張強さより小さい。
破断強度とは何か？
引張応力の意味、ご理解いただけましたか？破断強度を見てみよう：
これは、材料が耐えられる最大限の力や応力である。この力を超えると、材料は壊れるか破損する。一般に、人々は破断を変形と誤解している。破断強度を超えると、どのような力が加わっても材料は破損します。この力を超えると、材料は使用可能な状態ではなくなります。
いくつかの材料の破断強度は以下の通りである：
- ガラスだ： 35-70 MPa
- ナイロンだ： 90-150 MPa
- アルミニウムだ： 90-310 MPa
破断強度について、先ほどのゴム片を使ってわかりやすく説明しよう。ゴム片に力を加えると変形し始める。その永久変形し始める段階を引張強さという。しかし、押し続けると破断点に向かって進む。
ゴム・ストリップがこれ以上の力や強さに耐えられないポイントがやってくる。これはゴムストリップが耐えられる、あるいは耐えられる最大の力である。これは破断強度と呼ばれる。わずかでも力が増すと、その素材は壊れたり破損したりする。簡単に言えば、これは材料が直面できる力の限界の最大値である。
引張強さと破断強さの違いとは？
上のセクションでは、引張強さと破断強さを別々に説明した。これで、これらのパラメーターについてよりよく理解していただけたと思う。今度は、これらの引張強さと制動強さの違いに注目しましょう。
1- 素材の挙動
これらのパラメータはいずれも、材料の挙動と能力を理解するのに役立つ。例えば、引張強度の場合、材料は永久的に変形します。元の形状に戻ることはありません。ですから、材料の弾性を保つために引張強度を超えないようにします。
一方、破断強度はその材料が持つ全応力耐力を示す。ある材料の破断強度が20MPaだったとします。これは、その材料が21MPaの応力に直面しても、壊れたり破損したりしないことを意味します。このように、これらのパラメータは材料に関するさまざまな情報を与えてくれます。
2- 失敗のステージ
引張強さは破壊の段階を示すものではない。例えば、引張強度が限界に達すれば材料は変形します。しかし、それでも別の方法で使用することはできます。引張強さは、材料が変形し始める応力を示していることを覚えておいてください。材料が多少変形しても、そのまま使用することができます。
究極の引張強さに達する前に、材料はある程度の弾性を持つ。一方、破断強度は材料の完全な破壊を示します。例えば、材料に破断強度を超える応力をかけたとします。その結果、材料にひび割れが生じ、材料は破壊または破損します。そうなれば、その材料は二度と使えなくなります。
3- 柔軟性と守備範囲
先ほど言ったように、引張強さには2種類ある。降伏強さと極限引張強さである。降伏強度は、材料が変形し始める応力を示します。しかし、まだ使用することができ、ある程度の弾性を含んでいます。
降伏強度の後、力を加え続けるとITS段階に達する。これは材料が破壊に近い状態です。材料はこの2つのフレーズの中間で使うことができます。しかし、ブレーキ強度にはそのような範囲や種類はありません。強度を超えてしまうと、材料は破損してしまいます。
4- 用途
引張強度と破断強度はどちらもメーカーにとって重要である。引張強度と破断強度は、メーカーにとって重要な意味を持つ。そのため、メーカーはプロジェクトに使用する材料を慎重に選ぶことができる。例えば、メーカーは梁や柱を作る際、引張強さに基づいて材料を決定する。
メーカーは、材料が耐えられる荷重をかけることを保証します。同様に、破断強度は材料が耐えられる応力の限界を知るのに役立ちます。さまざまな製品の故障警告に関するラベルを読んだことがありますか？メーカーは材料の破断強度をチェックすることで、そのような警告や限界を追加しているのです。
エレベーターのかごの重量制限にお気づきだろうか。この制限は、そのエレベーターを持ち上げる際の材料の破断強度に基づいている。それ以上の重量がエレベーターにかかると、限界破壊につながる。これらの強度は、引張試験機を使って計算され、労働現場で試験されることを覚えておいてほしい。
破壊強度と引張強度は同じか？
答えはNOだ！どちらも異なるパラメータ、あるいは用語である。
破壊強度は破断強度の別名である。材料が破断または破損する応力点を示す。一方、引張強さとは、材料が永久に変形するまでに耐えることのできる最大の力のことである。
引張強度を超えると、素材は元の位置に戻らなくなる。つまり弾力性が失われる。しかし、弾性がほとんどなくても使用することはできます。しかし、破断または破壊強度は異なります。この応力点では、材料は絶句し、破損する。まったく使えなくなるということです。
よくある質問
引張強さと破断強さは同じですか？
いいえ、引張強さは材料が永久に変形する応力レベルを示します。しかし、破断強度は応力の最後の限界を示します。これを超えると、材料は破損し、それ以上の力や応力に耐えられなくなります。
破断強度とは何を意味し、破断強度とどう違うのか？
材料が壊れたり破損したりする応力点。簡単に言えば、応力の最終限界。破断強度は破断強度の別名である。
張力と引張強さの違いは何ですか？
張力と引張強度は全く異なる用語である。引張とは、物体に加えられる力や圧縮を意味する。しかし、引張強さとは、材料が永久に変形するまでに耐えられる力や応力を意味する。
材料は引張強さまで引き伸ばされると弾力性を失うのか？
素材は弾性のほとんどを失い、永久的に変形する。しかし、究極の引張強さまで引っ張ったり伸ばしたりすることはできる。UTSを超えると、材料は破断して破損します。
結論
上述したように、引張強さと破断強さは異なるパラメータである。しかし、多くの人は両者を混同し、同じものと考えている。しかし、それは間違いである。この記事では、両者の違いについて述べ、両者が異なるものであることを立証した。例えば、引張強さは単位面積当たりにかかる力である。
各素材には特定の引張強度値がある。その値を超えると永久に変形する。逆に、破断強度は材料が耐えられる最大応力です。引張強度と同様、材料ごとに破断強度の値は異なります。その値を超えると変形するだけでなく、二度と使用できなくなる。簡単に言えば、劣化して機能しなくなる。最後に、両パラメーターは異なる分野で異なる用途を持っている。