ひずみ、変位とは？1分でわかる意味、違い、関係
この記事の要点
ひずみは、部材の変位を、部材の元の長さで割った値です。
変位は、部材の「伸び」または「縮み」のことです。
この記事では、ひずみ、変位とは何かを整理します。
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ひずみは、部材の変位を、部材の元の長さで割った値です。
変位は、部材の「伸び」または「縮み」のことです。
床や梁などの水平部材が、鉛直方向に変形すること（元の位置から移動した）を、「たわみ」といいます。
今回は、ひずみ、変位の意味、違い、関係について説明します。
※ひずみ、変位、たわみは下記の記事が参考になります。
ひずみ・ひずみ度とは？意味・公式（ΔL/L）・単位・応力との関係を解説
たわみ（撓み）とは？意味・求め方・公式・単位・記号をわかりやすく解説
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ひずみ、変位とは？
ひずみと変位は、混同しやすい用語です。意味を間違えないよう注意してください。
まず変位は、部材が元の長さから「伸び」「縮み」して、移動した位置のことです。下図をみてください。棒を引っ張ると伸びます。両側から圧縮すると縮みますよね。棒を引っ張るとき、A点がB点まで移動します。このとき、
A点の位置－B点の位置
を変位といいます。
1.0ｍの棒が、伸びて1.01ｍになりました。1.01－1.00＝0.01ｍが「変位」です。縮んだ場合も、同じ考え方で変位を計算できます。
ひずみは、部材の元の長さと変位の比率です。ひずみの定義は下記です。
ひずみ＝部材の変位÷部材の元の長さ
変位は相対的な値です。変位が同じ10ｍｍでも、部材の元の長さが1.0ｍと0.5ｍでは、変位の意味が変わります。両者の結果を同列に分析できません。
一方、ひずみは「無次元数」です。上記の例を、ひずみにすると、0.01と0.02です。ひずみの値は、大きい方が「より変形しやすかった」と判断できます。※ひずみの意味は、下記の記事が参考になります。
ひずみ・ひずみ度とは？意味・公式（ΔL/L）・単位・応力との関係を解説
ひずみと変位の違い
ひずみと変位の違いを、下記に整理しました。
ひずみ ⇒ 部材の変位を、部材の元の長さで割った値。
値が大きいほど、大きく変形したとわかる。
変位 ⇒ 部材が元の長さから、「伸び」または「縮み」した量のこと
たわみ ⇒ 床や梁などの水平部材が、鉛直方向に変形すること。変形量のこと
※ひずみ、たわみ、鉛直方向の意味は、下記の記事が参考になります。
ひずみ・ひずみ度とは？意味・公式（ΔL/L）・単位・応力との関係を解説
たわみ（撓み）とは？意味・求め方・公式・単位・記号をわかりやすく解説
鉛直と垂直の違いとは？意味・鉛直方向・水平方向をわかりやすく解説
ひずみと変位の関係
ひずみの式を思い出してください。
ε＝ΔL／L
でした。εはひずみ、ΔLは変位量、Lは部材の元の長さです。よって、ひずみと変位は比例関係にあります。
変位が大きいと、ひずみも大きくなります。
混同しやすい用語
たわみ
たわみは部材全体の変位量で、ひずみは単位長さあたりの伸び縮みです。
計算式と意味が異なります。
応力度
応力度はひずみにヤング係数をかけた値（σ=Eε）で、ひずみ（ε=ΔL/L）は無次元量です。
ひずみと変位を整理した表を示します。
| 項目 | 内容 | 備考 |
|---|---|---|
| ひずみ | 変位÷元の長さ | 無次元量 |
| 変位 | 部材の伸びまたは縮み | 単位はｍｍ、ｍ |
| 関係 | ひずみと変位は比例関係 | 長さが大きいほど変位も大 |
まとめ
今回は、ひずみと変位について説明しました。
意味が理解頂けたと思います。
変位は、部材が伸び・縮みして、移動した位置のこと（変形すること）です。
ひずみは、部材の変位を、部材の元の長さで割った値です。
ひずみと変位は比例関係にあります。
※ひずみ、変位、たわみの詳細な意味は、下記の記事が参考になります。
ひずみ・ひずみ度とは？意味・公式（ΔL/L）・単位・応力との関係を解説
たわみ（撓み）とは？意味・求め方・公式・単位・記号をわかりやすく解説
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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。
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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。
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