応力の単位換算は？N/mm²・kgf/mm²・MPaの変換方法と実務での使い方
この記事の要点
古い構造設計規準や参考書を読むとき、kgf/mm²やkgf/cm²という単位が出てきて計算式と合わないことがあります。単位換算の仕組みを一度整理しておくと、異なる資料の数値を統一して使えます。
この記事では、応力・応力度の単位換算の方法とヤング率への適用を解説します。
特に、工学単位系を用いている昔の規準書を読むことが可能です。
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応力の単位換算の方法を覚えると、色々な単位に対応できます。
特に、工学単位系を用いている昔の規準書を読むことが可能です。
最近は少なくなりましたが、工学単位系を使った資料もあります。
是非、応力の単位換算の方法を覚えましょう。
今回は、応力の単位換算と方法、n/m㎡、n/㎡、n/c㎡、kgf/m㎡、ヤング率との関係について説明します。
応力、応力度の意味、SI単位系と工学単位系の単位換算は、下記が参考になります。
kN（キロニュートン）をkgに換算する方法｜1kN≒102kg・kgfとの関係も解説
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応力の単位換算は？
応力の単位換算を自分のものにするためには、応力や応力度の単位を知ることです。また、組立単位系が多いので、桁間違いに注意しましょう。応力、応力度の単位換算の例を、下記に示します。※1N≒0.102kgfとする。
1n/m㎡ ⇒ 1000000n/㎡
1n/m㎡ ⇒ 100n/c㎡
1kgf/m㎡ ⇒ 10.2n/m㎡
1kN ⇒ 1000N
1kgf ⇒ 0.0102kN
1Pa ⇒ 1N/㎡
1Mpa ⇒ 1N/m㎡
応力の意味、応力の単位は、下記が参考になります。
単位換算は、上記以外のパターンもあります。けっして難しく考えないでください。単位換算でややこしいのは、「n/m㎡」のような組立単位系の時です。ただ、基本単位系を理解すれば、組立単位系の単位換算もできるでしょう。
例えば、
1N ⇒ 0.001kN
1cm ⇒ 10mm
です。上記を理解すれば、
N/m㎡からkN/c㎡への単位換算もできますね。
1 N/m㎡ ⇒ 1 N/m㎡×0.001÷(1/10×1/10)＝0.1 kN/c㎡
です。なお、建築の構造力学では「応力」と「応力度」の用語は、明確に分かれています。上記のように、平米当たりの応力を、応力度といいます。応力度の意味は、下記が参考になります。
ヤング率の単位換算
ヤング率の単位はN/m㎡です。MPa（パスカル）で表すこともあります。MpaとN/m㎡との関係は下記です。
1Mpa ⇒ 1N/m㎡
ヤング率の意味は下記が参考になります。
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】
混同しやすい用語
応力 vs 応力度
応力は部材に生じる内力（N、kNなど）のことで、応力度は単位面積あたりの応力（N/mm2など）のことです。
建築構造力学では両者を明確に区別して使います。
SI単位系 vs 工学単位系
SI単位系では力の単位にN（ニュートン）を使い、工学単位系ではkgf（キログラム重）を使います。
1kgf≒9.8N（≒0.102kgf/N）の関係で換算します。
Pa vs MPa
Pa（パスカル）は1N/m2に等しい圧力の単位で、MPa（メガパスカル）は1,000,000Paです。
構造計算では1MPa＝1N/mm2として使われます。
応力の単位換算を整理した表を示します。
| 単位 | 換算値 | 備考 |
|---|---|---|
| 1 N/mm2 | 1,000,000 N/m2（＝1 MPa） | SI単位系の基本換算 |
| 1 kgf/mm2 | ≒9.8 N/mm2（≒10.2 N/mm2の逆換算） | 工学単位系⇔SI単位系 |
| 1 MPa | 1 N/mm2 | ヤング率の単位にも使用 |
まとめ
今回は応力の単位換算について説明しました。理解頂けたと思います。応力の単位換算と方法を学ぶには、応力、応力度の単位を知ることです。応力、応力度の意味、応力の単位は下記が参考になります。
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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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応力の単位換算は？に関する問題は建築士試験の構造分野で出題されます。
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応力の単位換算は？の定義・適用条件・計算式は建築士試験の構造分野で出題される基本事項です。
用語の定義を正確に理解したうえで、関連する規準・法令との関係を整理することが大切です。