専門科目 機械部門 材料力学
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- 正解済みまだ正解していませんQ1
太さの異なる2つの区間からなる段付き丸棒がある。区間Aは直径30 mm・長さ800 mm、区間Bは直径20 mm・長さ500 mmで、両区間は同じ材料（縦弾性係数200 GPa）でできている。棒の両端に軸方向の引張荷重Pを加えたところ、棒の全長の伸びが0.40 mmであった。応力は弾性の範囲にあって各区間の断面内で一様とし、段の部分の応力集中は無視する。荷重Pの大きさに最も近い値はどれか。
正解: 2. 29.4 kN
解説: 荷重Pは約29.4 kNです。段付き丸棒は2本の棒の直列で、どの区間にも同じ軸力Pが働きます。各区間の伸びはフックの法則からPLᵢ/(AᵢE)で（DOE Fundamentals Handbook Material Science Vol.1 Hooke's Law 式(2-3)…
関連キーワード: 段付き丸棒・フックの法則・軸荷重・伸び・縦弾性係数
- 正解済みまだ正解していませんQ2
等方性の線形弾性体の弾性定数とポアソン比に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。ただし、ポアソン比をν、縦弾性係数をE、横弾性係数をGとし、ひずみは微小とする。
正解: 5. 単軸引張を受ける棒の体積ひずみは、荷重の方向のひずみの(1−2ν)倍になる。
解説: 「単軸引張を受ける棒の体積ひずみは、荷重の方向のひずみの(1−2ν)倍になる」が適切です。ポアソン比は、引張・圧縮の試験での横ひずみ（荷重に直角な方向）と縦ひずみ（荷重の方向）の比です（DOE Fundamentals Handbook Material Science Vol.…
関連キーワード: ポアソン比・体積ひずみ・横弾性係数・体積弾性係数・弾性定数
- 正解済みまだ正解していませんQ3
両端を鏡板で閉じた薄肉円筒の圧力容器がある。胴の内径は600 mm、肉厚は4.0 mmで、容器の内部の圧力はゲージ圧で1.2 MPaである。大気圧は0.10 MPaとし、容器の外側は大気に接している。肉厚は内径に比べて十分に薄く、応力は肉厚の方向に一様とみなして内径を用いて計算する。端部から離れた胴の部分に生じる周方向の応力（フープ応力）の大きさに最も近い値はどれか。
正解: 2. 90 MPa
解説: 周方向の応力は約90 MPaです。胴の長さℓの部分を軸を含む面で半分に切ると、内圧が切り口に直角な向きに押す力はp×D×ℓで、これを2か所の切り口の肉の断面2tℓが支えます。p×D×ℓ＝σθ×2tℓから、σθ＝pD/(2t)です。肉に効く圧力は内外の圧力の差なので、大気圧を基準に…
関連キーワード: 薄肉円筒・内圧・周方向応力・フープ応力・ゲージ圧
- 正解済みまだ正解していませんQ4
中実丸軸で、動力30 kWを回転速度600 min⁻¹で伝達する。軸の許容せん断応力を30 MPaとし、ねじりだけを考える（曲げ・キー溝・応力集中は考えない）。せん断応力が許容値を超えないために必要な軸の最小の直径に最も近い値はどれか。
正解: 4. 43.3 mm
解説: 必要な最小の直径は約43.3 mmです。トルクTで角速度ωの軸が伝える動力はP＝Tωで、ω＝2πN/60（Nは毎分の回転数）です。中実丸軸の外周のせん断応力はτ＝Tr/Jで、J＝πd⁴/32（断面二次極モーメント＝断面のねじれにくさ）、r＝d/2からτ＝16T/(πd³)です（N…
関連キーワード: 伝動軸・ねじり・極断面係数・トルク・許容せん断応力
- 正解済みまだ正解していませんQ5
長さ800 mmの片持ちばりの自由端に、鉛直下向きの集中荷重300 Nが作用している。はりの断面は幅60 mm、高さ25 mmの長方形で長さ方向に一様で、はりの材料の縦弾性係数Eは200 GPaである。荷重は高さの方向（25 mmの方向）にはりを曲げるものとし、はりの自重とせん断変形は無視する。自由端のたわみに最も近い値はどれか。
正解: 4. 3.28 mm
解説: 自由端のたわみは約3.28 mmです。固定端からxの位置の曲げモーメントの大きさはP(L−x)で、たわみの式EIy''＝M（NASA TM X-73305 Table B4.1.1.1）を、固定端でたわみも傾きも0として2回積分すると、自由端でδ＝PL³/(3EI)になります。曲…
関連キーワード: 片持ちばり・たわみ・断面二次モーメント・集中荷重・モーメント面積法
- 正解済みまだ正解していませんQ6
真直なはりの軸方向に座標xをとり、ある断面のせん断力をF、曲げモーメントをMとする。はりのせん断力と曲げモーメントの関係に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。ただし、せん断変形は無視する。
正解: 3. 曲げモーメントのxに対する変化率の大きさは、その断面におけるせん断力の大きさに等しい。
解説: 「曲げモーメントのxに対する変化率の大きさは、その断面におけるせん断力の大きさに等しい」が適切です。長さdxの微小区間のモーメントの釣合いから曲げモーメントの変化率dM/dxはせん断力に等しく、力の釣合いからせん断力の変化率dF/dxは分布荷重の強さ（単位長さあたりの荷重）に等し…
関連キーワード: せん断力図・曲げモーメント図・はり・集中荷重・等分布荷重
- 正解済みまだ正解していませんQ7
平面応力状態にある点で、x方向の垂直応力σx＝30 MPa（引張）、y方向の垂直応力σy＝−90 MPa（圧縮）、せん断応力τxy＝80 MPaが作用している。引張を正とするとき、この点の最大主応力（代数的に最も大きい主応力）に最も近い値はどれか。
正解: 1. 70 MPa
解説: 最大主応力は70 MPaです。平面応力の主応力はσ1,2＝(σx＋σy)/2±√{((σx−σy)/2)²＋τxy²}です（NASA TM X-73305 A3.1.0 Combined Stresses 式(1)(2)）。 中心＝{30＋(−90)}/2＝−30 MPa 半径＝…
関連キーワード: 主応力・モールの応力円・平面応力・最大せん断応力・組合せ応力
- 正解済みまだ正解していませんQ8
長さ2.5 mのはりの両端を単純支持し、全長に鉛直下向きの等分布荷重1.6 kN/mを加えた。はりは直径40 mmの中実丸棒で、長さ方向に一様とする。はりの自重は無視し、はりは弾性範囲にあるものとする。断面の縁に生じる曲げ応力の最大値として、最も近い値はどれか。
正解: 1. 199 MPa
解説: 最大の曲げ応力は約199 MPaです。両端単純支持ばりの全長に等分布荷重wが作用すると、両支点の反力はwL/2ずつで、支点からxの位置でM＝wLx/2−wx²/2です。これはx＝L/2の中央で最大のwL²/8になります。縁の応力は曲げの式σ＝My/I（NASA TM X-7330…
関連キーワード: 単純支持ばり・等分布荷重・曲げモーメント・断面係数・曲げ応力
- 正解済みまだ正解していませんQ9
細長い柱の弾性座屈（オイラー座屈）に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。ただし、柱は真っすぐで、荷重は断面の図心に軸方向に作用し、記述に挙げた条件以外は変えないものとする。
正解: 2. 両端回転自由の柱を両端固定に変えると、座屈荷重は4倍になる。
解説: 「両端回転自由の柱を両端固定に変えると、座屈荷重は4倍になる」が適切です。弾性域の座屈荷重（オイラー荷重）はPe＝π²EImin/L′²で、L′は有効長さ（座屈長さ）、Iminは断面二次モーメントの最小値です（NASA TM X-73305 Section B4.6.2 の記号表…
関連キーワード: 座屈・オイラーの座屈荷重・座屈長さ・端末条件・細長比
- 正解済みまだ正解していませんQ10
長さ300 mmの鋼の円管の中に、円管より0.07 mm長い黄銅の丸棒を同心に立て、両端を剛体の板ではさんで、板に軸方向の圧縮荷重420 kNを加えた。荷重を加える前は丸棒だけが板に触れている。円管は断面積2000 mm²、縦弾性係数200 GPa、丸棒は断面積3000 mm²、縦弾性係数100 GPaである。両者は弾性範囲にあり、板は傾かずに平行を保ち、ひずみの計算には両者とも長さ300 mmを用いてよいものとする。円管と丸棒がそれぞれ受け持つ荷重の組合せとして、最も適切なものはどれか。
正解: 4. 円管 200 kN、丸棒 220 kN
解説: 円管が200 kN、丸棒が220 kNを受け持ちます。釣合いだけでは荷重が決まらない不静定の組合せ棒です。フックの法則（DOE Material Science Vol.1 Module 2 Hooke's Law）から、長さLの部材のばね定数はk＝EA/Lです。 丸棒 k₂＝1…
関連キーワード: 不静定・組合せ棒・適合条件・縦弾性係数・すきま
- 正解済みまだ正解していませんQ11
金属材料の引張試験と応力-ひずみ線図、および材料の強さに関する用語の説明として、最も適切なものはどれか。
正解: 3. 0.2%耐力は、永久ひずみが0.2%残る応力で、降伏点が不明瞭な材料に用いる。
解説: 「0.2%耐力は、永久ひずみが0.2%残る応力で、降伏点が不明瞭な材料に用いる」が適切です。DOE Material Science Vol.1 Module 2 は、降伏強さを、あらかじめ決めた量の永久変形が生じる応力と定め、ひずみ軸の決めた点から線図の初めの直線部と同じ傾きの…
関連キーワード: 応力-ひずみ線図・耐力・引張強さ・比例限度・絞り
- 正解済みまだ正解していませんQ12
延性材料の降伏条件に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。ただし、σYは単軸引張試験で求めた降伏応力とする。
正解: 3. 純せん断の降伏せん断応力は、最大せん断応力説で0.5σY、せん断ひずみエネルギー説で約0.58σYである。
解説: 「純せん断の降伏せん断応力は、最大せん断応力説で0.5σY、せん断ひずみエネルギー説で約0.58σYである」が適切です。NASA TM X-73305 Section A1.4.0 によると、最大せん断応力説は最大と最小の主応力の差の1/2が単軸引張の降伏時の値σY/2に達すると…
関連キーワード: 降伏条件・最大せん断応力説・せん断ひずみエネルギー説・最大主応力説・純せん断
- 正解済みまだ正解していませんQ13
ある金属の丸棒の引張試験で、くびれが生じる前の一様に伸びている範囲において、公称応力400 MPa、公称ひずみ0.25の点が得られた。変形の間に体積は変わらず、標点間は一様に変形するものとする。この点の真応力と真ひずみの組合せとして、最も近い値はどれか。ただし、ln 1.25＝0.223、log₁₀ 1.25＝0.0969とする。
正解: 5. 真応力 500 MPa、真ひずみ 0.223
解説: 真応力は500 MPa、真ひずみは0.223です。DOE Material Science Vol.1 Module 2 によれば、試験で計算する公称応力・公称ひずみは元の断面積と元の標点距離に基づく値で、真ひずみは伸びの自然対数ln(L/L₀)、真応力はその時点の断面積Aで割っ…
関連キーワード: 真応力・真ひずみ・公称応力・公称ひずみ・体積一定
- 正解済みまだ正解していませんQ14
つる巻き角の小さい円筒コイル圧縮ばね（素線は丸線）に、軸方向の圧縮荷重150 Nを加える。素線の直径は6.0 mm、コイルの平均直径は48 mm、有効巻数は10、ばね材料の縦弾性係数は206 GPa、横弾性係数は80 GPaである。素線のねじりによる変形だけを考え、応力集中や素線の曲げの影響は無視する。ばねのたわみとして、最も近い値はどれか。
正解: 5. 12.8 mm
解説: たわみは約12.8 mmです。円筒コイルばねの軸方向のたわみは、素線のねじりからδ＝8PND³/(Gd⁴)、ばね定数はK＝Gd⁴/(8ND³)です（NASA TM X-73305 Section B3.1.1 Helical Compression Springs の式(3)・式…
関連キーワード: コイルばね・ばね定数・たわみ・横弾性係数・ねじり
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ぴよパスでは技術士 第一次試験の問題を15カテゴリに分けています。専門科目 機械部門 材料力学にはオリジナル予想問題を14問収録し、サイト内の技術士 第一次試験全258問の約5%を占めます。この割合は本試験の出題比率ではありません。このカテゴリの収録テーマには縦弾性係数・横弾性係数・ねじり・たわみなどがあります。本試験の情報は合格率33.8%（令和7年度・全部門）/ 37.4%（令和6年度・全部門）・試験時間240分（専門科目2時間・適性科目1時間・基礎科目1時間）・受験料13,000円です。
回答後に解説を読み、分からなかった用語や手順をテキストで確かめてから解き直す使い方ができます。関連する用語や条件は、基礎科目 1群 設計・計画・基礎科目 2群 情報・論理・基礎科目 3群 解析などのカテゴリでも確認できます。模擬試験はPremiumの機能です。問題数・科目構成・制限時間は模試の開始画面で確認してください。
専門科目 機械部門 材料力学の出題傾向 — 収録全14問の分析
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専門科目 機械部門 材料力学 — よくある質問
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- 専門科目 機械部門 材料力学はどんな順序で学習するのがおすすめですか？
- テキストで学んだ範囲や、確認したい用語の問題から取り組めます。迷う場合は一覧の先頭から数問解き、解説を読んでも分からない箇所をテキストで確認してください。問題番号は一覧内の順番です。ぴよパスでは技術士 第一次試験の問題を15カテゴリ（専門科目 機械部門 材料力学 / 基礎科目 1群 設計・計画・基礎科目 2群 情報・論理・基礎科目 3群 解析・基礎科目 4群 材料・化学・バイオ）に分けているので、関連する内容は別のカテゴリでも確認できます。
- 専門科目 機械部門 材料力学の問題数は、通常演習と模試でどう違いますか？
- 専門科目 機械部門 材料力学は、ぴよパスで技術士 第一次試験の問題を分けている15カテゴリの一つです。ぴよパスに収録している専門科目 機械部門 材料力学の問題数は14問 / 全258問で、収録全体の約5%にあたります。ぴよパスの模擬試験の基本設定では、専門科目 機械部門 材料力学を全30問中0問（約0%）出題します。これは模試の配分であり、本試験の出題比率を示すものではありません。
- 専門科目 機械部門 材料力学で合格ラインを割らないためのコツはありますか？
- 技術士 第一次試験の合格基準は「基礎科目（15点満点）・適性科目（15点満点）・専門科目（50点満点）の各々の得点が50%以上（基礎・適性は1問1点で8点以上、専門は1問2点で26点以上）」です。科目別の条件は「3科目のそれぞれで50%以上の得点が必要です（1科目でも50%未満なら不合格。免除される科目を除く）」です。サイト内のカテゴリ分けと本試験の科目区分は一致しない場合があります。専門科目 機械部門 材料力学の正答率だけで合否を判断せず、間違えた問題の内容と、本試験で適用される基準を確認してください。