変形とは？伸び・縮み・たわみの意味と変位・ひずみとの違い

この記事の要点

変形とは、力が作用することで物体の形が変わることです。伸び・縮み・たわみ・ねじれなどの種類があります。

変位とは物の位置が変わることで、変形とは概念が異なります。梁が荷重でたわむとき、断面が変形し、点の位置が移動（変位）します。ひずみ（変形量÷元の長さ）は変形を数値化したものです。

似た用語に変位があります。

この記事では、変形とは何か、伸び・縮み・たわみの違い、変位とどう違うのかを整理します。

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変形（へんけい）とは、物が形を変えることです。似た用語に変位があります。変位は、物の位置が変わることです。位置の移動を意味します。今回は変形の意味、伸び、縮み、たわみの関係、変位との違いについて説明します。

伸び、縮み、たわみの意味は、下記が参考になります。

変形とは？

変形とは、物が形を変えることです。下図をみてください。物が、元の状態から力を受けて形を変えました。これが変形です。

変形が起きる時、物には「力」が作用しています。物の外側から作用する力を、建築では「外力」ともいいます。外力の意味は、下記が参考になります。

建築で考慮する変形には、下記があります。

伸び

縮み

たわみ

伸びとは、物に引張力が作用し、部材が元の長さより大きくなる変形です。縮みは、物に圧縮力が作用し、部材が元の長さより短くなる変形です。伸び、縮みの意味は、下記が参考になります。

引張力、圧縮力の意味は、下記が参考になります。

また、「たわみ」は、前述した「伸び」と「縮み」が組み合わった変形です。下図をみてください。棒を曲げます。曲げると、棒の上側は縮み、下側は伸びます。伸びと縮みが組み合わさって、「たわみ」となります。

たわみの意味は、下記が参考になります。

その他、せん断変形、ねじれなどがあります。詳細は、下記が参考になります。

変形と変位の違いを、下記に示します。

変形　⇒　物が形を変えること。

変位　⇒　物の位置が移動すること。

下図をみてください。これが変位です。物の位置が、元の場所から移動していますよね。しかし物の形は変わっていません。

混同しやすい用語

ひずみ

ひずみは断面内の変形の割合で、たわみは部材全体の変位量です。

両者は関連しますが、使う式と意味が異なります。

変位

変位は構造物全体の位置変化を指し、たわみは梁などの部材が曲がる方向（鉛直）の変位です。

変形を整理した表を示します。