| 番号 | 項目 | 単位記号 | 定義 | 定義式 | 実務相場の値 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 長さ (Length) | m | 光が真空中で1/299,792,458秒間に進む距離 | — | 柱間: 3〜6 m / 梁: 300〜600 mm |
| 2 | 力 (Force / Load) | N, kN | 1N = 1kgの質量に1m/s²の加速度 | ( F = m \times a ) | 1人切り: 約3〜10 kN |
| 3 | 面積荷重 (Distributed Load) | kN/m² | 面積あたりに作用する荷重 | ( q = \frac{F}{A} ) | 屋根: 1〜2.5 kN/m² |
| 4 | 応力 (Stress) | Pa, MPa | 単位面積あたりの力の密度 | ( \sigma = \frac{F}{A} ) | 鉄筋: 400〜500 MPa |
| 5 | 弾性率 (Young's Modulus) | GPa | 応力 ÷ ひずみ | ( E = \frac{\sigma}{\epsilon} ) | 鋼: 200 GPa, RC: 30〜40 GPa |
| 6 | ねじり応力 (Torsion Stress) | MPa | ねじりモーメントによる応力 | ( \tau = \frac{T \times r}{J} ) | 100〜150 MPa以下 |
| 7 | 曲げモーメント (Bending Moment) | kN·m | 中心からの力の自由度モーメント | ( M = F \times l ) | 数kN·m〜数百kN·m |
| 8 | 断面二次モーメント (I) | m⁴ | 断面の曲げに対する抑制力 | ( I = \frac{b \times h^3}{12} ) | hを2倍にするとIは8倍 |
| 9 | 密度 (Density) | kg/m³ | 単位体積あたりの質量 | ( \rho = \frac{m}{V} ) | 水: 1000, 鉄: 7850, RC: 2400 |
| 10 | 角度 (Angle) | rad, ° | 1rad = 半径と同じ長さの弧をもつ角 | ( 180^\circ = \pi , \text{rad} ) | 1rad ≈ 57.3° |
| 11 | 回転モーメント (Torque) | N·m | 回転軸に対する加効力 | ( \tau = r \times F ) | 小型モーター: 0.01〜0.5 N·m |
| 12 | せん断応力 (Shear Stress) | MPa | せん断力による断面の応力 | ( \tau = \frac{F}{A} ) | 鋼材: 10〜50 MPa |
| 13 | 断面係数 (Section Modulus) | cm³ | 断面の曲げに対する強度指数 | ( Z = \frac{I}{y} ) | 鋼: 100〜400 cm³ |
| 14 | たわみ (Deflection) | mm | 橋や梁などの曲がり量 | 計算式は荷重と支持条件による | 屋根: 約10〜50 mm |
| 15 | たわみ角 (Slope) | rad, ° | 曲がった元のアークの傾き | ( \theta = \frac{M}{EI} ) | 約0.5〜2° |
| 16 | モーメント (Moment) | N·m | 力と力点までの距離の積 | ( M = F \times l ) | 100〜500 N·m |
| 17 | 応力集中係数 (Stress Concentration Factor) | 無次元 | 構造部材のジオメトリの不均一性による応力増加率 | — | 1.5〜3.0 |
| 18 | せん断力 (Shear Force) | kN | 部材内で働くせん断力 | ( Q = \frac{F}{A} ) | 約1〜10 kN |
| 19 | σ (応力) | MPa | 単位面積あたりの力を示し、構造物の耐荷力を決定します。鉄筋などで使用される応力範囲は400〜500 MPaです。 | ( \sigma = \frac{F}{A} ) | 鉄筋: 400〜500 MPa |
| 20 | ε (ひずみ) | 無次元 | 材料が変形する度合いを表す指標。応力の大きさとひずみの関係を示すEが重要です。 | ( \epsilon = \frac{\delta L}{L} ) | 0.001〜0.01 |
| 21 | S (せん断応力) | MPa | せん断力によって発生する力の密度。鋼材などで使用される応力範囲は10〜50 MPaです。 | ( S = \frac{F}{A} ) | 鋼材: 10〜50 MPa |
| 22 | Z (断面係数) | cm³ | 断面の曲げに対する強度指数。構造物の強度設計で重要な指標となります。鋼材の場合、一般的に100〜400 cm³。 | ( Z = \frac{I}{y} ) | 鋼: 100〜400 cm³ |
| 23 | E (弾性率) | GPa | ひずみを与えた際に元に戻す力の大きさを示す値。鋼材の弾性率は通常200 GPaです。 | ( E = \frac{\sigma}{\epsilon} ) | 鋼: 200 GPa, RC: 30〜40 GPa |
断面二次モーメントについて
# 幅bと高さhの定義
# Define the width (b) and height (h)
b = 0.1 # 幅 (Width) [m]
h = 0.2 # 高さ (Height) [m]
# もとの断面二次モーメント (I) を計算
# Calculate the original second moment of area (I)
I = (b * h**3) / 12 # [m^4]
# 高さhを2倍にした場合の新しい断面二次モーメント (I_new) を計算
# Calculate the new second moment of area (I_new) when height h is doubled
h_new = 0.4 # 新しい高さ (New height) [m]
I_new = (b * h_new**3) / 12 # [m^4]
# 結果の表示
# Display the results
print("元の断面二次モーメント I:", I, "m^4") # Original second moment of area I
print("高さを2倍にした後の新しい断面二次モーメント I_new:", I_new, "m^4") # New second moment of area I_new after doubling the height
# 高さを2倍にした結果、断面二次モーメントが8倍になっていることを確認
# Confirm that the second moment of area becomes 8 times larger when the height is doubled
print("新しいI_new は 8倍:", I_new == 8 * I) # Check if I_new is 8 times I
参考資料