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(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
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
弾塑性の材料の例を下記に示します。
鋼(こう)
鉄筋コンクリート
木
ステンレス
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 |
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
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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。
