37AM81｜第37回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

3

この問題のポイント

この問題では、鋼の塑性変形の特徴が問われています。

塑性変形とは、外力を取り除いても元の形状に完全には戻らず、永久ひずみが残る変形です。

鋼では、弾性変形から塑性変形へ移るときに降伏現象がみられます。

解説

材料に力を加えると、最初は弾性変形が起こります。

弾性変形では、外力を取り除くと元の形状に戻ります。この範囲では、応力とひずみはほぼ比例し、その比例関係にヤング率が関係します。

一方、ある限界を超えて力を加えると、塑性変形が起こります。

塑性変形では、外力を取り除いても完全には元の形状に戻らず、永久ひずみが残ります。鋼では、弾性域から塑性域へ移るところで、応力があまり増えなくてもひずみが増える降伏現象がみられることがあります。

小項目を確認すると、次のようになります。

• ａ．外力を取り除くと元の形状に戻る：弾性変形の説明です。
• ｂ．永久ひずみが生じる：塑性変形の説明として正しいです。
• ｃ．降伏現象が生じる：鋼の塑性変形に関係する現象として正しいです。
• ｄ．弾性ひずみは生じない：誤りです。塑性変形中でも、外力を受けている間は弾性ひずみ成分も含まれます。
• ｅ．変形量はヤング率に比例する：弾性域の考え方であり、塑性変形の説明としては不適切です。

したがって、ｂ、ｃを含む選択肢3が正答です。

ひっかけポイント
「外力を取り除くと戻る」は弾性変形です。塑性変形では、外力を取り除いても永久ひずみが残ります。

選択肢の確認

1．誤り。
選択肢1はａ、ｂの組合せです。ｂは正しいですが、ａは弾性変形の説明です。塑性変形では外力を取り除いても元の形状に完全には戻りません。

2．誤り。
選択肢2はａ、ｅの組合せです。ａは弾性変形の説明であり、ｅも弾性域での応力とひずみの関係に関する内容です。塑性変形の説明としては不適切です。

3．正しい。
選択肢3はｂ、ｃの組合せです。塑性変形では永久ひずみが生じ、鋼では降伏現象がみられます。

4．誤り。
選択肢4はｃ、ｄの組合せです。ｃは正しいですが、ｄが誤りです。塑性変形時でも、外力が加わっている間の変形には弾性ひずみ成分も含まれます。

5．誤り。
選択肢5はｄ、ｅの組合せです。ｄは誤りです。ｅは弾性域の関係であり、塑性変形の変形量がヤング率に単純に比例するわけではありません。

覚えるポイント

• 弾性変形は、外力を取り除くと元に戻る変形です。
• 塑性変形は、外力を取り除いても永久ひずみが残る変形です。
• 鋼では、塑性変形に入るときに降伏現象が重要です。
• ヤング率は主に弾性域での応力とひずみの比例関係を表します。
• 塑性変形では、弾性ひずみ成分と塑性ひずみ成分を分けて考えます。