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線形弾性とは?1分でわかる意味、非線形弾性との違い、弾性定数、弾性限界、フックの法則との関係

線形弾性(せんけいだんせい)は、荷重と変位が比例関係にあり、弾性の性質をもちます。似た用語に、非線形弾性があります。荷重と変位の関係は非線形ですが、弾性の性質を持ちます。今回は線形弾性の意味、非線形弾性との違い、弾性定数、弾性限界、フックの法則との関係について説明します。線形、非線形、弾性の意味は、下記が参考になります。

線形とは?1分でわかる意味、非線形との違い、線形的な材料、線形

非線形とは?1分でわかる意味と定義、線形との違い、現象、解析法

弾性と塑性の性質について

線形弾性とは?

線形弾性は、荷重と変位が比例に関係にあり、弾性の性質をもちます。下図をみてください。これが線形弾性です。

線形弾性

弾性とは、「力を加えると変形し、力を取り除くと変形が無くなる性質」です。線形とは、荷重と変位が比例関係にある状態です。弾性と線形、2つが組み合わさった性質が線形弾性と考えてください。弾性、線形の意味は、下記が参考になります。

弾性と塑性の性質について

線形とは?1分でわかる意味、非線形との違い、線形的な材料、線形


例えば、鋼材を引っ張ると降伏するまでは、荷重と変位の関係が線形弾性です。

線形弾性と非弾性係数との違い

線形弾性と非線形弾性の違いを下記に示します。


線形弾性 ⇒ 荷重と変位が比例関係にあり、弾性の性質をもつこと

非線形弾性 ⇒ 荷重と変位の関係は線形でないが、弾性の性質をもつこと


線形、非線形の意味は、下記が参考になります。

線形とは?1分でわかる意味、非線形との違い、線形的な材料、線形

非線形とは?1分でわかる意味と定義、線形との違い、現象、解析法

線形弾性と弾性定数、フックの法則

線形弾性は、荷重と変位が比例関係です。降伏するまでは、応力ひずみ関係も線形です。下図をみてください。降伏するまでの応力ひずみ曲線の傾きが、弾性定数です。弾性定数は、ヤング係数ともいいます。詳細は、下記が参考になります。

ヤング係数(ヤング率)ってなに?1分でわかるたった1つのポイント

また、弾性状態で、応力とひずみが比例関係になる法則を、フックの法則といいます。詳細は、下記が参考になります。

フックの法則とは何か?

線形弾性と弾性限界

弾性限界(弾性限度)までは線形弾性ですが、それを超えると耐力は急激に落ちます。下図をみてください。鋼材の応力ひずみ関係です。

応力ひずみ線図

まとめ

今回は線形弾性について説明しました。意味が理解頂けたと思います。線形弾性は、荷重と変位が比例関係で、弾性の性質をもつことです。似た用語に、非線形弾性があります。線形の関係はないが、弾性の性質を持ちます。線形、非線形、弾性の意味をよく理解しましょう。下記が参考になります。

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