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温度応力とは？1分でわかる意味、計算、例題、線膨張係数との関係
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温度応力（おんどおうりょく）とは、外気温の変化による材料の伸縮に伴う応力です。温度が上がると材料は伸び、下がると縮みます。今回は温度応力の意味、零度と計算、熱膨張係数との関係について説明します。
材料の伸び縮みは、下記が参考になります。
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
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温度応力とは？
温度応力（おんどおうりょく）とは、外気温の変化による材料の伸縮に伴う応力です。
下図をみてください。ある材料を両端で固定しました（固定端）。両端を固定したので、この材料は伸縮できません。
さて、温度が上昇すると材料は伸び、下降すると縮みます。上図の状態で、外気温が上昇しました。両端が自由なら、材料は伸びます。ただ、両端が固定され伸びることができません。
このとき材料には、「伸びようとする変形を抑える力」が働きます。伸びる材料を抑えるには「圧縮力」を加えると良いですね。よって、材料には圧縮応力が生じます。
逆に、温度が下降するとき材料は縮もうとしますが、それを抑える引張力が内部に生じます。圧縮力、引張力の意味は、下記が参考になります。
温度応力の公式と計算
温度応力は下式で計算します。
σ＝Eα(t1-t)
σは温度応力、Eは材料のヤング係数、αは熱膨張係数、t1は変化後の温度（温度変化後）、tは変化前の温度（温度変化前）です。
上式を誘導しましょう。熱膨張係数とは、長さLの部材が１℃の温度変化を受けて、ΔLだけ変化するとき、ΔL／Lの値です。下式に熱膨張係数を示します。
α＝ΔL／L
ΔL＝αL
よって、t℃のとき長さLの材料が、t1℃になったときΔL伸びたとすると、
ΔL＝Lα(t1－t)
です。ここで応力とひずみの曲線を思い出してください。
σ＝Eε
σ＝Eε＝EΔL／L＝ELα(t1－t)／L＝Eα(t1-t)
です。
温度応力と熱膨張係数の関係
前述した通り、温度応力は熱膨張係数に比例します。温度応力の計算方法を覚えましょう。「ひずみ」の算定に似ていますね。ひずみの意味は、下記が参考になります。
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
まとめ
今回は温度応力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。温度応力は、温度変化で生じる応力です。熱膨張係数が大きな材料では、温度応力による材料の劣化（ひび割れなど）が問題になります。簡単な計算で、温度変化による伸びや応力を計算できるので、是非覚えてくださいね。下記の記事も参考になります。
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
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- 名前 ハナダユキヒロ/MITUME lab主宰.（筆者のコラムはこちら）
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
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