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材料力学とは?1分でわかる意味、内容、おすすめ本、公式

材料力学とは、部材断面に生じる応力、変形、応力と変形の関係などの解析を学ぶ学問です(※当サイトの解釈です)。また、弾性力学の問題を2次元で考えた力学、ともいえます(弾性力学を簡単に考えた)。今回は材料力学の意味、学習内容、おすすめの本、学習する公式について説明します。※なお、似た用語で構造力学があります。構造力学と材料力学の分野は、重複することもあります。材料力学、構造力学は、下記のページで勉強できます。

構造力学の基礎

材料力学の基礎を学ぶ

材料力学とは?

材料力学とは、物に生じる応力、変形、応力と変形の関係などを解析する学問です。材料力学を勉強することで、断面にどのような応力が生じるか解析できます。


構造計算では、各部材の応力を計算し、応力度に見合った部材の断面を選定します。部材に生じる応力度の計算、断面の性質の計算は、材料力学の勉強をしないと理解できません。


なお材料力学の内容は、構造力学と重複する範囲も多いです。下記の記事も併せて参考してくださいね。

構造力学の基礎

材料力学の学習内容

材料力学で学習する内容を下記に整理しました。


・応力、応力度の解析(曲げ応力度、せん断応力度)

・変形、ひずみの解析

・応力とひずみの関係、フックの法則

・断面の性質(断面係数、断面二次モーメント)


応力度については下記の記事が参考になります。

応力度の基礎知識、応力度の種類と1分でわかる応力との違い


ひずみは、下記の記事が参考になります。

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


応力とひずみの関係は下記の記事が参考になります。

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


建築部材は、四角形断面を使うことが多いですが、H形、C形など色々な形状の断面の性質を勉強します。断面係数、断面二次モーメントについては下記の記事が参考になります。

断面二次モーメントとは何か?

断面係数とは

材料力学で使う公式

材料力学で使う公式を下記に整理しました(下記以外にも、色々な公式があります)。


・σ=Eε

・σ=M/Z(σ=P/A)

・ε=ΔL/L

・ν=εx/εy

材料力学と構造力学の違い

材料力学と構造力学の違いを下記に整理しました(当サイトの解釈です)。


・材料力学 ⇒ 部材断面に生じる応力、変形の解析、応力と変形の関係を解析する。

・構造力学 ⇒ 柱、梁など、各部材に生じる応力、支点反力などを解析する。


材料力学は、部材の「断面」に生じる応力や変形を解析する学問です。一方、構造力学は、各部材に生じる応力や反力を解析します。構造力学が、構造物の各部材を対象にする一方で、材料力学は部材の「断面」を対象にします。※構造力学がマクロ、材料力学はミクロな分野ともいえます。

材料力学と弾性力学の関係

材料力学は2次元の応力や変形を勉強します。しかし、部材は3次元なので、応力や変形の関係も複雑になります。材料力学をマスターした後は、弾性力学を勉強したいですね。

材料力学を学ぶおすすめ本

建築学生におすすめしたい材料力学の本は下記です。

マンガでわかる材料力学

これならわかる 図解でやさしい入門材料力学


また、下記のページもご参考にしてくださいね。

構造力学の基礎

材料力学の基礎を学ぶ

まとめ

今回は材料力学について説明しました。意味が理解頂けたと思います。材料力学は、部材断面に生じる応力、変形、応力と変形の関係を解析する学問です。ただし、構造力学と内容がかぶることも多いです。当サイトでも、構造力学と材料力学で範囲を横断することも多いです。当サイトでは、構造力学、材料力学の記事を多数取り揃えております。下記のページがから、是非勉強してくださいね。

構造力学の基礎

材料力学の基礎を学ぶ

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