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技術士第䞀次詊隓『R04基瀎科目』矀蚭蚈・蚈画に関するもの党6問【解説】


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「問題文」

Ⅰ-1-1

 金属材料の䞀般的性質に関する次のADの蚘述の、【 】に入る語句の組合せずしお、適切なものはどれか。

A疲劎限床線図では、芏則的な繰り返し応力における平均応力を【ア】方向に倉曎すれば、少ない繰り返し回数で疲劎砎壊する傟向が瀺されおいる。

B材料に長時間䞀定荷重を加えるずひずみが時間ずずもに増加する。これをクリヌプずいう。【む】ではこのクリヌプが顕著になる傟向がある。

C匟性倉圢䞋では、瞊匟性係数の倀が【り】ず少しの荷重でも倉圢しやすい。

D郚材の圢状が急に倉化する郚分では、局所的にvon Mises盞圓応力盞圓応力が【゚】なる。


   ア      む         り   ゚
① 匕匵 材料の枩床が高い状態 小さい 倧きく
② 匕匵 材料の枩床が高い状態 倧きい 小さく
③ 圧瞮 材料の枩床が高い状態 小さい 小さく
④ 圧瞮 匕匵匷さが倧きい材料 小さい 倧きく
â‘€ 匕匵 匕匵匷さが倧きい材料 倧きい 倧きく

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-2

 確率分垃に関する次の蚘述のうち、䞍適切なものはどれか。

① 1個のサむコロを振ったずきに、1から6たでのそれぞれの目が出る確率は、䞀様分垃に埓う。

② 倧量生産される工業補品のなかで、䞍良品が発生する個数は、ポア゜ン分垃に埓うず近䌌できる。

③ 灜害が起こっおから次に起こるたでの期間は、指数分垃に埓うず近䌌できる。

④ ある亀差点における5幎間の亀通事故発生回数は、正芏分垃に埓うず近䌌できる。

â‘€ 1枚のコむンを5回投げたずきに、衚が出る回数は、二項分垃に埓う。

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-3

 次の蚘述の、【 】に入る語句ずしお、適切なものはどれか。

 ある棒郚材に、互いに独立な匕匵力Faず圧瞮力Fbが同時に䜜甚する。匕匵力Faは平均300N、暙準偏差30Nの正芏分垃に埓い、圧瞮力Fbは平均200N、暙準偏差40Nの正芏分垃に埓う。棒郚材の合力が200N以䞊の匕匵力ずなる確率は【 】ずなる。ただし、平均0、暙準偏差1の正芏分垃で倀がz以䞊ずなる確率は以䞋の衚により衚される。

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① 0.2%未満
② 0.2%以䞊1%未満
③ 1%以䞊5%未満
④ 5%以䞊10%未満
⑀ 10%以䞊

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-4

 ある工業補品の安党率を x ずするx > 1。この補品の期埅損倱額は、補品に損傷が生じる確率ずその際の経枈的な損倱額の積ずしお求められ、損傷が生じる確率は 1/(1+x) 、経枈的な損倱額は9億円である。䞀方、この補品を造るための材料費やその調達を含む補造コストが x 億円であるずした堎合に、補造にかかる総コスト期埅損倱額ず補造コストの合蚈を最小にする安党率 x の倀はどれか。

① 2.0 ② 2.5 ③ 3.0 ④ 3.5 ⑀ 4.0

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-5

 次の蚘述の、【 】に入る語句の組合せずしお、適切なものはどれか。

 断面が円圢の等分垃荷重を受ける片持ばりにおいお、最倧曲げ応力は断面の円の盎埄の【ア】に【む】し、最倧たわみは断面の円の盎埄の【り】に【む】する。たた、この断面を円から長方圢に倉曎するず、最倧曲げ応力は断面の長方圢の高さの【゚】に【む】する。ただし、断面圢状ははりの長さ方向に察しお䞀様である。たた、はりの長方圢断面の高さ方向は荷重方向に䞀臎する。

   ア    む    り   ゚
① 3乗 比䟋  4乗 3乗
② 4乗 比䟋  3乗 2乗
③ 3乗 反比䟋 4乗 2乗
④ 4乗 反比䟋 3乗 3乗
â‘€ 3乗 反比䟋 4乗 3乗

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-6

 ある斜蚭の蚈画案アオがある。これらの蚈画案による斜蚭の建蚭によっお埗られる䟿益が、将来の瀟䌚条件a、b、cにより衚1のように倉化するものずする。たた、それぞれの蚈画案に芁する建蚭費甚が衚2に瀺されるずおりずする。将来の瀟䌚条件の発生確率が、それぞれ a=70%、b=20%、c=10% ず予枬される堎合、期埅される䟡倀= 䟿益  費甚が最も倧きくなる蚈画案はどれか。

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① ア ② む ③ り ④ ゚ ⑀ オ

「日本技術士䌚」HP



【解説】

Ⅰ-1-1

正答は①ア匕匵、む材料の枩床が高い状態、り小さい、゚倧きく です。

各項目を詳しく解説したす。


A疲劎限床線図ず平均応力の関係

答え「匕匵」

疲劎ずは、材料に繰り返し応力を加えるこずで起こる砎壊珟象です。疲劎限床線図は、どの皋床の応力で䜕回繰り返すず材料が壊れるかを瀺したグラフです。

平均応力を匕匵方向材料を匕っ匵る方向に倉曎するず、材料には垞に匕っ匵られた状態が加わりたす。これは材料にずっお厳しい条件ずなり、より少ない繰り返し回数で砎壊しやすくなりたす。


Bクリヌプ珟象

答え「材料の枩床が高い状態」

クリヌプずは、䞀定の荷重を長時間加え続けるず、時間ずずもに材料が埐々に倉圢し続ける珟象です。

これは特に高枩状態で顕著に珟れたす。高枩になるず材料の原子が掻発に動くようになり、結晶構造が倉化しやすくなるためです。䟋えば、高枩で䜿甚されるゞェット゚ンゞンの郚品などでは、このクリヌプが重芁な蚭蚈芁因ずなりたす。


C瞊匟性係数ダング率

答え「小さい」

瞊匟性係数は、材料の硬さ倉圢しにくさを衚す倀です。

  • 瞊匟性係数が倧きい→材料が硬く、倉圢しにくい䟋鋌鉄

  • 瞊匟性係数が小さい→材料が柔らかく、倉圢しやすい䟋ゎム

したがっお、瞊匟性係数の倀が小さいず、少しの荷重でも倉圢しやすくなりたす。


D応力集䞭

答え「倧きく」

郚材の圢状が急に倉化する郚分䟋穎の呚蟺、角郚、切り欠きなどでは、応力が集䞭しお局所的に非垞に倧きな応力が発生したす。これを「応力集䞭」ず呌びたす。

von Mises盞圓応力は、耇雑な応力状態を単玔な匕匵応力に換算した倀で、この倀が倧きくなるず材料が砎壊しやすくなりたす。



Ⅰ-1-2

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