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引張ひずみとは?1分でわかる意味、計算、単位、伸びと鋼材の関係

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引張ひずみとは、部材に引張力が作用する時に生じる「ひずみ」のことです。引張ひずみεはΔL/Lで計算できます。ΔLは部材の伸び、Lは部材の元の長さ(伸びる前の長さ)です。引張力による部材の伸びΔL=NL/EAで算定します。Nは引張力、Eはヤング係数、Aは部材の断面積です。今回は引張ひずみの意味、計算と単位、伸びと鋼材の関係について説明します。ひずみ、伸びの詳細は下記も参考になります。

ひずみ、変位とは?1分でわかる意味、違い、関係

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引張ひずみとは?計算と単位、伸び

引張ひずみとは部材に引張力が作用する時に生じる「ひずみ」のことです。引張ひずみは下式で計算します。ΔLは部材の伸び、Lは部材の元の長さです。


ε=ΔL/L


簡単な計算式ですよね。部材の長さは「元の長さ」である点に注意しましょう。例えば、1000mmの部材を引張って10mm伸びた場合、ΔL=10mm、L=1000mmです。


さらに、引張力による部材の伸びは下式で求めます。Nは引張力、Eはヤング係数、Aは部材の断面積です。


ΔL=NL/EA


少し面倒な公式ですね。各値の単位を統一しないと正しい結果にならない点に注意しましょう(例えば、Nやmmの単位に合わせる)。


ひずみ、伸びの詳細は下記をご覧ください。

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材料の伸びとは?1分でわかる意味、定義、計算、必要性、絞りとの関係


引張ひずみの単位は「無し」です。ひずみは「伸び÷長さ」です。どちらとも「長さの単位」なので、割り算すると単位が無くなります。単位の無い数を無次元数(むじげんすう)といいます。

無次元数とは?1分でわかる意味、単位、種類、無次元量との違い

引張ひずみと鋼材の関係

下図をみてください。鋼材に引張力を加えて破断するまでの応力とひずみの関係を示しました。


引張ひずみと鋼材の関係


降伏点までは応力とひずみは比例関係(σ=Eε)にあります。降伏点を以降は応力とひずみの関係が比例で無くなります。降伏点を迎えるまでの性質を「弾性」、降伏点以降を「塑性」といいます。


鋼材の応力ひずみ関係は、鋼構造の学習で良く使うのでこの機会に勉強しましょう。詳細は下記をご覧ください。

応力ひずみ線図とは?1分でわかる意味、ヤング率と傾き、考察、書き方、脆性材料

まとめ

今回は引張ひずみについて説明しました。引張ひずみは、引張力が作用するときに生じる「ひずみ」です。ε=ΔL/Lで計算します。ΔLは伸び、L部材の長さです。ひずみ、伸びの意味、ひずみの単位など下記も勉強しましょう。

ひずみ、変位とは?1分でわかる意味、違い、関係

材料の伸びとは?1分でわかる意味、定義、計算、必要性、絞りとの関係

ひずみの単位は?1分でわかる意味、読み方、ε、パーセント、無次元数との関係

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