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弾塑性(だんそせい)とは?意味・読み方・弾性と塑性の違い・材料を解説

この記事の要点

弾塑性とは弾性と塑性の両方の性質を持つことで、降伏するまでは弾性(荷重を取り除くと元に戻る)、降伏後は塑性(変形が残る)状態となります。

鋼や鉄筋コンクリートなど建築構造材料の多くは弾塑性体であり、応力ひずみ線図で両領域の挙動が確認できます。

この記事では、弾塑性とは何か、読み方、弾性・塑性とどう違うのか、応力ひずみ線図での見方を整理します。

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弾塑性(だんそせい)とは、弾性と塑性の両方の性質を併せ持つことです。

弾性とは、「力を加えると変形するが、力を取り除くと元の形に戻る」性質です。

一方、塑性は力を加えて生じた変形が、力を取り除いても残る性質です。

建築物に使う構造材料は、弾塑性の性質を持つことが多いです。

今回は弾塑性の意味、読み方、材料、弾性と塑性の違いについて説明します。

弾性、塑性の意味、完全弾塑性体など下記も参考になります。

弾性とは?塑性との違い・例(ゴム・鋼材)・降伏点との関係を解説

塑性とは?意味・弾性との違い・塑性化・靭性・延性をわかりやすく解説

完全弾塑性体とは?1分でわかる意味、定義、バイリニア、弾塑性状態、塑性状態

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弾塑性とは?

弾塑性(だんそせい)とは、弾性と塑性の両方の性質を併せもつことです。下図をみてください。鋼の応力―ひずみ線図です。


応力ひずみ線図


応力ひずみ線図の詳細は下記をご覧ください。

応力ひずみ線図とは?ヤング率との関係・見方と材料別の特徴(鋼材・コンクリート・脆性材料)


降伏するまでは弾性(この時点で力を取り除くと元に戻る)、降伏後は塑性(力を取り除いても変形が残る)状態となります。弾塑性材料は、鋼のように弾性と塑性の性質を持ちます。さらに、「降伏するまでは弾性、降伏後は塑性」という性質を持ちます。


消しゴムを手で力を加えると簡単に曲がりますが、力を抜くと元に戻りますよね。これが弾性です。降伏、弾性、塑性の意味は下記が参考になります。

降伏点とは?意味・求め方・引張強さとの違い【鋼材の応力ひずみ解説】

弾性とは?塑性との違い・例(ゴム・鋼材)・降伏点との関係を解説

塑性とは?意味・弾性との違い・塑性化・靭性・延性をわかりやすく解説


なお材料などの違いで、前述した弾塑性状態を示す応力ひずみ線図も違います。降伏後の応力を維持しつつ、ひずみが増大する材料を「完全弾塑性体」といいます。詳細は下記が参考になります。

完全弾塑性体とは?1分でわかる意味、定義、バイリニア、弾塑性状態、塑性状態

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弾塑性の読み方

弾塑性は「だんそせい」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。


弾性 ⇒ だんせい

塑性 ⇒ そせい

塑性変形 ⇒ そせいへんけい

塑性変形能力 ⇒ そせいへんけいのうりょく

完全弾塑性体 ⇒ かんぜんだんそせいたい

塑性断面係数 ⇒ そせいだんめんけいすう

弾塑性の材料

弾塑性の材料の例を下記に示します。


鋼(こう)

鉄筋コンクリート

ステンレス

弾塑性、弾性と塑性の違い

弾塑性、弾性、塑性の違いを下記に示します。


弾塑性 ⇒ 弾性と塑性の性質を併せ持つこと

弾性  ⇒ 力を加えると変形し、力を取り除くと元に戻る性質

塑性  ⇒ 力を取り除いても変形が残る性質


詳細は下記も参考になります。

弾性とは?塑性との違い・例(ゴム・鋼材)・降伏点との関係を解説

塑性とは?意味・弾性との違い・塑性化・靭性・延性をわかりやすく解説

混同しやすい用語

「弾性変形」と「塑性変形」

弾性変形は荷重を除くと元の形に戻る変形。

フックの法則に従い変形量は荷重に比例する。

「弾塑性」と「完全弾塑性」

弾塑性は弾性と塑性の両方の性質を持つ状態。

完全弾塑性(剛完全塑性)はひずみ硬化を無視した理想的なモデルで、建築の保有水平耐力計算でよく用いる。

弾塑性を整理した表を示します。

項目内容備考
弾塑性の定義弾性と塑性の両方の性質を持つだんそせいと読む
弾性域降伏前:力を除くと元に戻るフックの法則が成立
塑性域降伏後:変形が残る鋼材が代表的な弾塑性材料

まとめ

今回は弾塑性について説明しました。

意味が理解頂けたと思います。

弾塑性は、弾性と塑性の性質を併せもつことです。

弾性と塑性の意味をそれぞれ理解しましょうね。

用語の意味だけでなく、応力ひずみ線図の形を関連付けると覚えやすいですね。

下記が参考になります。

応力ひずみ線図とは?ヤング率との関係・見方と材料別の特徴(鋼材・コンクリート・脆性材料)

弾性域とは?1分でわかる意味、ひずみ、弾性変形と塑性変形、塑性域との違い

塑性域とは?弾性域との違い・降伏点・応力ひずみ線図での見方

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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