粘塑性とは?初心者にもわかるやさしい解説と身近な例共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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粘塑性とは?初心者にもわかるやさしい解説と身近な例共起語・同意語・対義語も併せて解説!
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高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


粘塑性とは?

このページでは「粘塑性」という材料の性質を、中学生にもわかる言葉で解説します。まずは基本の意味と、日常生活や工学での“使われ方”を見ていきましょう。

粘塑性の基本イメージ

粘塑性は「粘性」と「塑性」が同時に現れる材料の性質を表します。粘性は力をかけているときに流れやすく、時間とともに形が変わる性質、塑性は力を抜いても形が元に戻りにくい性質です。粘塑性の材料は、この二つの性質が混ざっているため、力を加えると少しずつ形が変わり、力を取った後も完全には元の形に戻らないことがあります。

身近な例とイメージ

身の回りの例としては「こねて形を作る粘土」や「やわらかいシリコーンの材料」が挙げられます。これらは力を加えると形を変え、しばらくすると形が定着します。実際の工業材料でも、粘塑性の性質をうまく使い分けることで、成形しやすさや耐久性を調整します。

以下のポイントを押さえておくと、粘塑性の理解が進みます。

特徴1: 力を受けると形が変わる。時間とともに変形が進むことがある。

特徴2: 力を取り除いても、元の形にすぐ戻らないことがある。

特徴3: 温度や材料の組成によって粘塑性の程度は変化する。

工学的な使われ方と日常の違い

工場では粘塑性を利用して金属の成形、樹脂の成形、ゴム製品の加工などを行います。日常生活では、温度が高いと柔らかくなるプラスチック玩具や、長時間圧力をかけると形が変わってしまうぬいぐるみ(関連記事:アマゾンの【ぬいぐるみ】のセール情報まとめ!【毎日更新中】)のような物にも近い感覚があります。

粘塑性の記憶を表す簡易な表

<th>特徴
日常のイメージ 要点
粘性の影響 力をかけると流れやすくなる場面 時間とともに形が変化することがある
塑性の影響 粘土を形作ると形が長く残る 力を抜いても元に戻りにくい場合が多い
温度の影響 暖かいと柔らかくなるプラスチック 温度で性質が変化する

このように粘塑性は、力の作用と時間の経過、温度などの条件で性質が変わる「複合的な性質」です。用語は専門的ですが、日常の感覚としては「こねて形を作る粘土」「温度で柔らかくなる材料」というイメージで理解すると良いでしょう

まとめとして、粘塑性とは「粘性と塑性が同時に現れる材料の性質」で、力を加えると形が変わり、力を抜いても元に戻りにくい場合がある性質だと覚えておくと、材料科学の世界の第一歩として役に立ちます。


粘塑性の同意語

viscoplasticity
時間依存性の塑性変形を含む材料の挙動。粘性と塑性の両方の要素が組み合わさって、時間とともに変形が進む特徴を表す英語用語。
viscoplastic behavior
viscoplasticity に対応する英語表現の一つ。粘塑性の挙動を指す語で、時間依存的な塑性変形を含みます。
時間依存塑性
時間の経過とともに塑性変形が進む性質。粘性成分を伴うことが多い概念です。
粘性-塑性挙動
材料が粘性と塑性の両方の性質を同時に示す挙動のこと。クリープを含む時間依存の塑性変形を説明します。
粘塑性変形
粘塑性の性質を帯びた変形のこと。時間依存性の塑性変形を指します。
粘塑性流動
粘塑性の挙動を流れとして表現した表現。連続体力学の枠組みで用いられることがあります。
粘塑性連続体
粘塑性を前提とした材料を連続体モデルで扱う考え方・モデルの総称。
粘弾塑性
粘弾性と塑性を組み合わせた挙動を指す表現。実務上は粘塑性と近い意味で使われることが多いです。

粘塑性の対義語・反対語

完全弾性
粘性成分を含まず、ひずみが時間とともに変化せず、力を取り除くとすぐ元の形に戻る理想的な弾性材料の状態。
純粋粘性体
粘性の応答のみを示す材料で、せん断を加えると時間とともに変形が進み、長期的には元へ戻らない(弾性回復がほぼない)状態。
ニュートン流体
粘性を主に受ける流体で、せん断応力がせん断速度に比例し、弾性成分はほぼない。時間依存の流動が中心となる。
無粘性(理論上の無粘性流体)
内部摩擦がゼロの理論上の流体。現実には存在しないが、粘塑性の対比として使われる概念。
剛性材料
変形が非常に小さく、時間依存性が乏しい硬い材料。粘性・塑性による変形がほとんど起きにくい。
理想的弾性体
外力が加わっても永久変形が生じず、変形後は完全に回復する理想的な弾性材料。
非粘塑性材料
粘性・塑性の両方の挙動がほとんどなく、硬くて時間依存性が少ない材料の表現。

粘塑性の共起語

粘弾性
材料が粘性と弾性を同時に示す性質。力を加える時間や速度により、応答が変化します。
粘性
流れや変形の度合いを決める性質。時間の経過とともに変形が進む特性を持つ。
弾性
力を取り除くと元の形に戻る性質。速い応答を示す場合が多い。
高分子
長い分子鎖からなる材料。粘塑性現象を強く示すことが多い。
ポリマー
高分子の別称。化学的には長い鎖状の分子が集まってできる材料群。
ゴム
エラストマーの代表例。高い弾性と粘性を併せ持つ材料。
レオロジー
材料の粘弾性・流動性を研究する学問・分野。
レオメトリ
レオロジーの測定・実験を行う機器・手法の総称。
応力緩和
一定のひずみをかけた状態で、時間とともに応力が低下する現象。
クリープ
一定の応力下で時間とともにひずみが増加する現象。
ひずみ
材料が変形した量。歪みとも呼ばれる。
応力
材料に加えられた外力の内部の反応。
ひずみ速度
変形の速さ、ひずみの変化速度。
周波数依存性
振動の周波数に応じて粘弾性の挙動が変わる性質。
温度依存性
温度が粘弾性の挙動・粘度・強度に影響を与える性質。
粘性係数
材料の粘性の強さを表す指標(例:動的粘度・粘度係数)。
弾性模量
材料の剛さ・弾性の強さを表す指標。ヤング率とも関係する。
マックスウェルモデル
粘弾性を説明する代表的な理論モデルの一つ。
ケルビン-ヴォイトモデル
並列に配置された粘性と弾性要素で粘弾性を表すモデル。
ヒステリシス
ひずみと応力のループ状関係によるエネルギー損失を指す現象。
ヒステリシス損失
ループの閉じる際に熱として失われるエネルギー量。
ダンパー
振動を減衰させる材料・部品。粘塑性材料はダンパーとして利用されることが多い。
履歴依存性
材料の挙動が過去の変形履歴に依存する性質。

粘塑性の関連用語

粘塑性
時間とともに変形が進む現象。粘性の流動性と塑性変形の寄与が混在し、荷重の持続や温度変化で挙動が変化する。
粘性
流れや変形を生み出す抵抗。力を加えると時間とともに変形が進み、力を取り除いても回復が限定的なことがある。
弾性
外力を取り除くと元の形に戻る変形。材料が瞬時に反発する性質を指す。
粘弾性
粘性と弾性の両方の性質を同時に示す材料。時間依存のひずみや応力緩和・クリープなどが現れる。
弾塑性
荷重を超えると弾性変形の後に塑性変形が残る性質。降伏点を超えると永久変形が発生する。
粘塑性材料
粘塑性挙動を示す材料全般。高分子材料や一部金属・セラミックスの加工過程で重要。
クリープ
長時間荷重を受けたときに時間とともに変形が進む現象。温度や材料特性に影響を受ける。
応力緩和
一定ひずみ条件下で、時間とともに応力が低下する現象。材料が時間とともに緩和していく挙動。
ひずみ
材料の変形の大きさを表す量。元の長さに対する変化の割合を示す。
応力
単位面積あたりの内部力。材料内部の抵抗を表す指標。
ひずみ率
ひずみの時間微分。変形の速さを示す指標。
レオロジー
材料の流動・変形を研究する学問。粘性・弾性・粘塑性の挙動を扱う。
マクスウェルモデル
粘弾性を表す基本的な機械モデル。ばねとダッシュポットを直列に配置した構成。
ケルビン-ヴォイツモデル
粘弾性を表す基本的な機械モデル。ばねとダッシュポットを並列に配置した構成。
バーガーズモデル
粘弾性・粘塑性を再現するための複合モデル。複数の要素を組み合わせて挙動を表現する。
ビンガム塑性
降伏後に一定の応力で流動する粘塑性流体のモデル。しきい値と流動特性を特徴とする。
ヒステリシス
荷重・変形の履歴によって生じるループ状の挙動。エネルギー散逸を伴う。
ひずみ速度依存性
ひずみの速度が変わると材料の応答が異なる性質。
温度依存性
温度が粘塑性挙動に影響を与える性質。高温では粘性が低下しやすいことが多い。
金属の粘塑性
金属が高温や特定条件下で示す時間依存の塑性変形。加工現象として重要。
高分子レオロジー
ポリマー材料の流動・変形を研究する分野。分子鎖の絡み・粘性・弾性が挙動に影響。

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