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塑性とは？1分でわかる意味、靭性、延性、弾性との違い、対義語、塑性変形能力との関係

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塑性（そせい）とは、物体に力を加えると変形し、力を取り除いても元の形に戻らず変形が残るような現象です。一方、力を取り除くと「元の形に戻る」ことを「弾性（だんせい）」といいます。建築物の構造部材に用いる材料は「弾性と塑性の両方の性質」を持っています。これを「弾塑性材料（だんそせいざいりょう）」といいます。今回は塑性の意味、靭性、延性、弾性との違い、塑性の対義語、塑性変形能力との関係について説明します。弾性、塑性変形能力など下記も参考になります。

弾性とは？1分でわかる意味、例、塑性との違い、対義語、金属とゴムの関係

弾塑性とは？1分でわかる意味、読み方、材料、弾性と塑性の違い

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塑性とは？弾性との関係

塑性（そせい）とは、

｢力を加えると変形し、力を取り除いても元の形に戻らず変形が残る｣

ような現象です。一方、力を取り除くと「変形が無くなり元の状態に戻ること」を「弾性（だんせい）」といいます。

例えば、ゴムをイメージしてください。輪ゴムに力を入れると変形はしますが、力を抜くと元の形に戻ります。この性質が弾性です。

下図に塑性と弾性を示します。

弾性の詳細は下記が参考になります。

弾性とは？1分でわかる意味、例、塑性との違い、対義語、金属とゴムの関係

なお、建築物の構造部材に用いる材料は「弾性と塑性の両方の性質」を持っています。これを「弾塑性材料（だんそせいざいりょう）」といいます。

弾塑性とは？1分でわかる意味、読み方、材料、弾性と塑性の違い

代表的な材料が「鋼」です。下図をみてください。応力ひずみ線図といって縦軸に応力、横軸にひずみをとったグラフです。応力ひずみ線図の詳細は下記が参考になります。

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、脆性材料

塑性と弾性をグラフで表すと「降伏点を超えるまでが弾性」で「降伏点を超えてからが塑性」の状態です。

また、弾性状態を超えて塑性状態になることを｢降伏｣と呼びます。さらに、下の図のように力を取り去っても残る歪を｢塑性ひずみ｣と呼びます。

塑性、靭性、延性、弾性との違い

塑性と似た用語に靭性、延性、弾性があります。塑性との違いを下記に示します。

塑性　⇒　力を取り除いても変形が残る性質

靭性　⇒　材料や構造部材、建物の「外力に対する粘り強さ」のこと。靭性の高い建物は急激な耐力低下を起こさない。

延性　⇒　材料が破断するまで、よく伸びる性質のこと

弾性　⇒　力を加えると変形し、力を取り除くと元に戻る性質

靭性、延性の詳細は下記をご覧ください。

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塑性の対義語

塑性の対義語は「弾性」です。弾性の詳細は下記をご覧ください。

弾性とは？1分でわかる意味、例、塑性との違い、対義語、金属とゴムの関係

塑性と塑性変形能力

材料が塑性した後の変形能力を塑性変形能力（そせいへんけいのうりょく）といいます。例えば鋼は塑性した後、十分に伸びたあと破断します。「塑性してから十分に伸びる」とき、材料はエネルギーを沢山吸収しています。よって鋼は塑性変形能力の高い材料です。詳細は下記が参考になります。

塑性変形能力とは？すぐに分かる意味と塑性ヒンジとの関係

塑性と鋼の応力ひずみ線図

鋼材は塑性と弾性の性質がよくわかる材料です。下図に鋼の｢応力－ひずみ曲線｣を示します。

鋼に引張力を加えていくと、弾性域までは線形的に応力は上昇します。この材料が弾性の性質を示す限度を｢弾性限度｣と呼び、この点をE点とします。この点で荷重を取り除けば、弾性の性質により変形はおさまります。

次に、フックの法則が成立する限度を｢比例限度｣と呼び、この点をP点とします。さらに、荷重を加えると弾性状態を超えて塑性状態に移行し、降伏する点を｢降伏点｣とし、Y点で表します。

※フックの法則に関する詳細な内容は、下記が参考になります。

フックの法則とは？1分でわかる意味、公式、単位、応力、ヤング率の関係

塑性域に達すると応力は低下しますが、応力が一定となり歪だけが増加する｢降伏棚（おどり場）｣と呼ばれる区間が現れます。

さらに、そこから｢ひずみ硬化｣と呼ばれる現象が起き、応力が上昇します。さらに、力を加えると最大応力まで達し（M点）、応力が低下して破断します（B点）。

ローマ字で｢○点｣と表していますが、これは英語の頭文字をとったものです。

｢弾性｣…Elasticity

｢比例｣…Proportion

｢降伏｣…Yield

｢最大｣…Max

｢破断｣…Breaking

まとめ

今回は塑性について説明しました。塑性とは「物体に力を加えると変形し、力を取り除いても元の形に戻らず変形が残るような状態」です。一方、弾性は力を取り除くと変形も無くなります。塑性と弾性の違いは必ず理解しましょう。

また、特徴を理解したあとは鋼材の種類（SN,SS,SM材）や、鋼材の形状を勉強することをおすすめします。下記の参考記事をまとめました。是非、勉強に役立ててくださいね。

SS，SN，SM材とは？

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• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
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• 「わかる構造力学(改訂版)」


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