包括LCA（低成本自动化）在内，建筑结构和运输车辆等所有构造物都是由各种材料制成的零件所组成。在“法隆寺的结构材料：木材（LCA：支持低成本自动化的机械构件材料基础-2）”和“法隆寺的结构材料：铁（日式钉子用材料）（LCA：支持低成本自动化的机械构件材料基础-3）”中，以法隆寺的重要结构构件木材和铁为例，说明了结构材料组合的重要性。 在本期栏目中，我们将以两种金属材料为例，对材料的选择和功能缺陷进行讲解。
材料选择与故障案例
为了减轻结构的重量，有时会将结构构件从铁基材料改为铝基材料。更换结构件时，需要了解铁基材料和铝基材料的材料特性，并再次检查周边其他零部件采用的技术。
【案例】利用螺栓固定结构部件时 |
●螺纹部分的拉伸断裂载荷与材料强度的关系如以下公式所示。
W＝As・σ W：拉伸断裂载荷（kg） As：螺纹部分的有效截面积（mm2） σ：螺纹部分材料的抗拉强度（kg/mm2） |
●当从铁基部件更换为铝基部件时，由于材料特性（抗拉强度、硬度）不同，预测螺钉固定部分会出现问题。
■故障案例
1.如果采用相同尺寸的设计，则铝构件的螺纹部分更易于发生剪切断裂。
2.螺栓支承面的铝材发生磨损，使用过程中螺丝松动。
●必须预测到这些问题，并将应对措施融入到设计之中。
■应对措施示例
1.加厚铝材，与螺纹衬套等一起使用
预埋螺栓的螺钉深度（t）与材料之间的关系请参阅以下内容＜摘自机械工程手册＞
a) 铸钢锻钢……预埋螺栓的螺纹深度（t）= 螺栓直径（d）
b) 铸铁…………预埋螺栓的螺纹深度（t）= 1.3d
c) 铝材…………预埋螺栓的螺纹深度（t）= 1.8d
2.通过提高螺栓和座面的垂直度精度来避免偏斜
· 有效使用垫圈
· 紧固扭矩管理
在新干线“希望号”的螺栓掉落事故中也提到了类似的因素。（摘自“全铝化导致螺栓脱落？”日经新材料，1992、10-5号）
