応力と応力度

応力と応力度この言葉の違い理解しているでしょうか。
単なる言葉ですが、しっかり使い分けできたほうがよいではないでしょうか。

応力とは

まず、応力とは、
物体の内部に作用する力のことです。

物体に外力や自重といった力が作用するとその内部に力が作用します。
引張・圧縮・せん断・曲げモーメントといったものです。

応力度とは

では、応力度とは何でしょう。
応力度とは、単位面積当たりに作用する応力のことです。

引張応力度・圧縮応力度の算定

物体に引張力・圧縮力がは全断面に作用しますので、それぞれの応力度も同じ値となります。

また、引張・圧縮応力は物体の全断面に作用しますので、全断面積で除することで、応力度を算定することができます。

せん断応力度の算定

一方せん断応力度は、単に全断面積で割るだけでは応力度は算定できません。
せん断応力度は、引張・圧縮と異なり、物体の断面に作用する応力度が断面の中でも変化するためです。

例えば、矩形断面の場合は、四角の断面の中でも中央のせん断応力度が、縁の応力度より1.5倍大きいされております。
そこで、せん断力を断面積で割り1.5をかけることで、矩形断面のせん断応力度を算定することができます。

この時の1.5という係数を形状係数といいます。
形状係数は断面の形により異なりますので、一概に説明できませんが、せん断応力度を算定するときは形状係数をかけてあげる必要があります。

曲げ応力度の算定

最後に曲げ応力度について説明します。
曲げ応力(曲げモーメント)自体が、力と距離の掛け算です。1本の棒の中央部に外力が作用するとした場合、その中央部が曲げ応力(曲げモーメント)が最大となります。

曲げ応力は、断面に対し、一方の縁が引張側もう一方が圧縮側となります。
引張と圧縮が生じるということは、逆向きの力が生じることになるので、回転力(曲げ)が生じます。この曲げこそが、曲げ応力度です。

曲げ応力(曲げモーメント)を断面係数で割ることで、曲げ応力度を求めることができます。
断面係数とは一体何かは別の記事で説明していきます。

おわりに

以上、応力と応力度の違いの説明でした。
応力度からそれぞれ引張・圧縮・せん断・曲げ応力度の算定と関連性があるため、話が脱線してしまいました。

また記事整理してわかりやすいものに更新していきますね。

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