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ガラスは硬くて脆い素材です。しかし、高温で溶かし、小さな穴を通して非常に細いガラス繊維に素早く引き抜く限り、この材料は非常に柔軟です。ガラスも同様ですが、なぜ一般的なブロックガラスは硬くてもろいのに、繊維ガラスはしなやかで柔軟性があるのでしょうか。これは実際には幾何学的原理によってよく説明されます。

棒を曲げることを想像してください (破損がないことを前提としています)。棒のさまざまな部分がさまざまな程度に変形します。具体的には、外側は伸び、内側は圧縮されますが、軸の大きさはほとんど変わりません。同じ角度で曲げた場合、スティックが細いほど、外側の伸びが少なくなり、内側の圧縮が少なくなります。言い換えれば、薄ければ薄いほど、同じ程度の曲げに対する局所的な引張変形または圧縮変形の程度は小さくなります。ガラスであっても、あらゆる材料はある程度の連続変形を受ける可能性がありますが、脆性材料は延性材料よりも低い最大変形に耐えることができます。ガラス繊維が十分に細い場合、たとえ大きな曲げが生じたとしても、局所的な引張または圧縮変形の程度は非常に小さく、材料の耐力範囲内にあるため、破損することはありません。

材料の靭性や脆性は絶対的なものではないことがわかります。材料の性能は、その内部組成や構造だけでなく、そのスケールにも関係します。また、力のかかり方などの要素も関係します。たとえば、多くの材料は、非常に遅い外部効果の下では流体として動作し、速い外部効果の下では剛体のように動作します。したがって、材料特性を分析する際には、特定の用途や影響を受けるシナリオも考慮する必要があります。

投稿時間: 2022 年 7 月 4 日