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比例限度とは?1分でわかる意味、読み方、弾性限度との違い、降伏点との関係

比例限度とは、フックの法則が成り立つ最大の応力度です。比例限度を境に、応力と歪の関係が非線形になります。今回は、比例限度の意味、読み方、弾性限度との違い、比例限度と降伏点との関係について説明します。


※非線形、応力ひずみ関係は、下記の記事が参考になります。

非線形とは?1分でわかる意味と定義、線形との違い、現象、解析法

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比例限度とは?

比例限度とは、フックの法則が成り立つ最大の応力度です。下図をみてください。赤丸が比例限度、青丸が弾性限度です。

比例限度と弾性限度

鋼材を引っ張ると初めのうちは、応力とひずみが比例関係にあります。ひずみが増えれば、一定の割合で応力も増えます。応力が増加する割合は、比例限度まで一定です。なお、「一定の割合」は、ヤング率のことです。下式をみてください。これがフックの法則でしたね。


σ=Eε


σは応力、Eはヤング率、εはひずみです。※詳細は、下記の記事も参考になります。

ヤング係数(ヤング率)ってなに?1分でわかるたった1つのポイント

ひずみとは?1分でわかる意味、公式、単位、計算法、測定法、応力

応力とは?1分でわかる意味と種類、記号、計算法


しかし比例限度を境に、これが成立しなくなります。下図をみてください。応力とひずみの関係図を拡大しました。比例限度を境に、応力と歪の関係が比例でなくなります。

比例限度と比例の関係

比例限度を超えて鋼材を引っ張ると、応力がガツンと落ちます。この応力を、弾性限度といいます。弾性限度は、降伏点または上降伏点といいます。※降伏点、上降伏点の意味は下記の記事が参考になります。

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さ


ただし軟鋼(一般的な鋼材)では、比例限度は弾性限度の近くに表れます。構造計算などの実務(実用上)では、弾性限度まで比例関係にあると考えても問題ないでしょう。

比例限度と弾性限度

比例限度の読み方

比例限度、弾性限度の読み方は下記です。その他、関係する用語の読み方を示しました。


比例限度 ⇒ ひれいげんど

弾性限度 ⇒ だんせいげんど

降伏点 ⇒ こうふくてん

非線形 ⇒ ひせんけい


※降伏点の意味は、下記の記事が参考になります。

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さ

比例限度と弾性限度の違い

比例限度と弾性限度の違いを下記に整理しました。


比例限度 ⇒ フックの法則が成り立たなくなる最大の応力度

弾性限度 ⇒ 鋼材が降伏する時点の応力度。降伏点、上降伏点と同じ意味


※降伏点、上降伏点は下記の記事が参考になります。

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さ

まとめ

今回は比例限度について説明しました。意味が理解頂けたと思います。比例限度は、フックの法則が成立する最大の応力度です。比例限度と弾性限度との違いを理解しましょう。ただし軟鋼では、実用上は弾性限度まで、比例関係は成立すると考えてよいでしょう。下記の記事も参考にしてくださいね。

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さ

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