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応力ひずみ曲線とは？何がわかる・降伏点・ヤング率の読み方と材料別の特徴

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応力ひずみ曲線とは、ある材料の応力とひずみの相関関係を表すグラフです。

応力ひずみ曲線から、材料のかたさ（柔らかさ）、材料の降伏強度、最大強度、破断強度、変形性能（靭性）などが把握できます。

今回は応力ひずみ曲線の意味、何がわかる、ヤング率との関係、降伏点の見方、応力とひずみの単位について説明します。

応力ひずみ曲線、ヤング率の詳細は下記も参考になります。

応力ひずみ線図とは？ヤング率との関係・見方と材料別の特徴（鋼材・コンクリート・脆性材料）

ヤング係数（弾性係数）とは？求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】

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応力ひずみ曲線とは？何がわかる？応力ひずみ曲線とヤング率との関係は？降伏点の見方は？

応力ひずみ曲線とは、ある材料の応力とひずみの相関関係を表すグラフです。応力ひずみ曲線から何がわかるのか下記に示します。

・材料のかたさ、柔らかさ（ヤング率）

・材料の降伏強度

・材料の最大強度

・材料の破断強度

・材料の変形性能（靭性）

応力ひずみ曲線を下図に示します。

応力ひずみ曲線は縦軸に応力σ、横軸にひずみεをとります。

部材に外力が作用するとき、外力に抵抗するため応力が生じ、また、外力の作用で部材は変形します（ひずみが生じる）。

つまり、応力とひずみは相関関係にあり、部材に応力が生じているなら同時にひずみが生じており、ひずみが生じている部材には応力が生じているのです。

上図を詳細に解説します。

鋼に引張力を加えると線形的に応力とひずみが増えます。

材料が弾性の性質を示す限度を｢弾性限度｣と呼びこの点をＥ点とします。

この点で荷重を取り除けば、弾性の性質により変形はおさまります。

さらに荷重を加えると弾性状態を超えて塑性状態に移行し、降伏する点を｢降伏点｣としＹ点で表します。

塑性域に達すると応力は低下しますが、応力が一定となり歪だけが増加する｢降伏棚（こうふくだな）｣と呼ばれる区間が現れます。

そこから｢ひずみ硬化｣と呼ばれる現象が起き、応力が上昇します。

さらに、力を加えると最大応力まで達し（Ｍ点）、応力が低下して破断します（Ｂ点）。

また、上図の原点（O点）からE点までの弾性範囲において、応力ひずみ曲線はおおむね線形なので、応力σとひずみεは比例関係にあるといえます。このとき、O点とE点を結ぶ直線の傾きを「ヤング率」または「ヤング係数」といい記号Eで表し下式で求めます。

・E＝σ/ε

また上式をσ＝の方に直すと

・σ＝Eε

になります。応力ひずみ曲線、ヤング率の詳細は下記が参考になります。

応力ひずみ線図とは？ヤング率との関係・見方と材料別の特徴（鋼材・コンクリート・脆性材料）

ヤング係数（弾性係数）とは？求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】

応力とひずみの単位は？

応力の単位はN/mm2、ひずみの単位は無しです（無次元数のため）。応力とひずみの意味は下記の通りです。

・応力　⇒　部材断面に生じる単位断面積あたりの内力。

単位はN/mm2で表すことが多い。

建築の構造力学では応力度という

・ひずみ　⇒　部材の変形の度合いを表す。

部材に生じる変形量（ΔL）を元の長さ（L）で割った値。

単位は無次元で表す。

応力の単位とは？N・MPa・N/mm2の種類・読み方と換算

ひずみの単位とは？無次元・ε・パーセント表記・ひずみ度の関係

応力ひずみ曲線を整理した表を示します。

項目	特徴	記号・単位
弾性域の傾き	ヤング率（弾性係数）	E＝σ/ε
降伏点（Y点）	塑性変形が始まる応力	N/mm2
破断強度（B点）	材料が破断するときの応力	N/mm2

まとめ

今回は応力ひずみ曲線について説明しました。

応力ひずみ曲線は、ある材料の応力とひずみの相関関係を表すグラフです。

応力ひずみ曲線から、材料のかたさ（柔らかさ）、材料の降伏強度、最大強度、破断強度、変形性能（靭性）などが把握できます。

応力ひずみ曲線、ヤング率の詳細など下記も勉強しましょう。

応力ひずみ線図とは？ヤング率との関係・見方と材料別の特徴（鋼材・コンクリート・脆性材料）

ヤング係数（弾性係数）とは？求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】

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• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に向けて


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