スライド 1

応力(stress, s, t )
自由物体図(free-body diagram)において、外力として負荷荷重P が作用した
とき、任意の切断面で力の釣り合いを考慮すると、面における単位面積あたり
の内力が存在する、それを応力といい、単位は、Pa(N/m2) で表す。面に垂直
に働く垂直応力、s と平行に働くせん断応力、 t がある。
P
P
s
t
A
A
P
P

P
s 
N m2
A

垂直応力(normal stress)
P
P
t 
A
せん断応力(shearing stress)
ひずみ(strain, e , g )
単位長さ当たりの長さの変化量をひずみと定義する。ひずみは任意の場所の変
形の度合いを表している。荷重を受けた軸方向には軸ひずみ(longitudinal
strain)、直角方向には横ひずみ(transverse strain)が生じる。伸びに対して引張
ひずみ(tensile strain)、縮む方向には圧縮ひずみ(compressive strain)、両者を
あわせて垂直ひずみ(normal strain, e)という。せん断荷重に対してはずれの相
対的変化をせん断ひずみ(shearing strain, g)と定義する。単位は無次元である。
無負荷の初期状態(a) と静的荷重P を負荷されている状態(b) である。
(a)
(b)
P
L
P
L + L
L 長さの変化量
e

L
もとの長さ
フックの法則(Hook’s law)
物体に生じている応力(内力)s とひずみ e は、正比例する関係をいう。このよう
な物体を弾性体といい、応力を徐荷するともとの状態に戻る性質を有している。
応力とひずみの比例定数を、弾性係数といい、垂直ひずみに対しては、縦弾性
係数(modulus of longitudinal elasticity)、E 、ヤング率(Young’s modulus)とう
いう。せん断ひずみに対しては横弾性係数(modulus of transverse elasticity)、
G、 あるいはせん断弾性係数(modulus of shearing elasticity)ともいう。それぞ
れは、材料固有の値をとる。単位は応力と同じ[N/m2]である。鉄鋼材料ではお
よそ200GPa、アルミニウム合金では70GPa である。
s  Ee , e  L L0
L0
P
A0
L0(1 + e )
P
P
L
s  ,e 
A0
L0
t  Gg , E  21  G
:はポワソン比
はり(beam)
棒の軸線に対して垂直に作用する荷重(load)を、横荷重といい、この横荷重を
または、棒を曲げるモーメントを受ける棒をはりという。
集中荷重
分布荷重
等分布荷重
両端単純支持はり
(simply supported beam)
曲げモーメント
片持ちはり
(cantilever beam)
たわみ曲線の基本式
(differential equation of the deflection curve of a beam)
フックの法則とはりのたわみ形状の関係から導かれ、逐次積分を行うことによって
はりの形状を求めることが出来る関係式である。ただし、はりのたわみの傾きが無
視できる程度に、たわみが大きくならない範囲にて適用できる。
d v
M x 


2
dx
EI
2
x
M(x)
v(x)
M(x) は曲げモーメント、EI をはりの曲げ剛性(E はたて弾性係数、
I は断面2次モーメント)という。