剛性の単位は？強度の単位、ヤング率との関係と違い、ばね剛性、曲げ剛性の単位は？

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剛性の単位は「N/mmまたはN/cm、kN/cm、kN/m」のように、単位変形量あたりの力の単位で表します。剛性k、力P、変形量δの関係はフックの法則より「P=kδ　⇒　k=P/δ」なので、２つの部材に力が生じる場合、変形量の小さい部材の方が「剛性は大きい」ことがわかります。今回は、剛性の単位、強度の単位、ヤング率との関係と違い、ばね剛性、曲げ剛性の単位について説明します。剛性の詳細は下記が参考になります。

剛性とは？簡単な意味、剛性の計算、単位、強度との違い

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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剛性の単位は？

剛性の単位は「N/mmまたはN/cm、kN/cm、kN/m」のように、単位変形量あたりの力の単位で表します。剛性とは、部材のかたさ（変形のしにくさ）を表す値です。剛性kと力P、変形量δの関係はフックの法則より

・P=kδ　⇒　k=P/δ

です。上式より、部材に作用する力が等しくても変形量が小さい部材ほど「剛性が大きい（つまり、かたい）」、変形量が大きいと「剛性は小さい（やわらかい）」ことがわかります。上式より、剛性の値は「単位変形量あたりの力」だとわかりますね。

剛性の単位と意味

剛性、フックの法則の詳細は下記をご覧ください。

剛性とは？簡単な意味、剛性の計算、単位、強度との違い

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

強度の単位は？

強度の単位は「N/mm2」です。強度は物の強さの度合いであり、物がどのくらいの力に耐えられるか示した値です。構造力学では、単位面積（面積はmm2）あたりの耐力（単位はNやkN）なので、単位面積当たりの力の単位です。強度と剛性の関係は下記が参考になります。

強度と剛性の違いは？1分でわかる違い、相関、靭性との関係

剛性とヤング率との関係と違いは？

剛性とヤング率の関係を下記に示します。kは剛性、Eはヤング係数、Aは部材断面積、Lは部材の長さです。下式より、剛性はヤング率に比例すなわち、ヤング率が大きいほど剛性も大きく（よりかたく）なります。

・k ＝EA／L

なお、剛性とヤング率の違いは下記の通りです。下記のように、剛性は部材としてのかたさを表し、ヤング率は部材に用いる材料そのもののかたさを表します。たとえば、断面形状が同じでも、鋼とコンクリート、木と材料が変わればヤング率も変わり、それに応じて剛性の値も変化します。

・剛性　⇒　部材のかたさ（変形のしにくさ）

・ヤング率　⇒　部材に用いる材料としてのかたさ

ヤング率の詳細は下記をご覧ください。

ヤング係数ってなに？1分でわかるたった1つのポイント

ばね剛性、曲げ剛性の単位は？

ばね剛性、曲げ剛性の単位は「N/mmまたはN/cm、kN/cm、kN/m」です。ばね剛性、曲げ剛性も「変形量に対する力」を表す量なので、剛性の単位と同様です。曲げ剛性の意味、単位は下記が参考になります。

曲げ剛性の基礎知識、1分でわかる意味と計算方法

曲げ剛性の単位は？1分でわかる意味、軸剛性との違い、梁、eiとの関係

まとめ

今回は、剛性の単位について説明しました。剛性の単位は、「N/mmまたはN/cm、kN/cm、kN/m」のような単位変形量あたりの力の単位です。なお、剛性は部材のかたさ（変形のしにくさ）を表すため、剛性が大きければ部材はかたい、剛性が小さければ部材はやわらかいといえます。剛性の意味、剛性と強度の関係など下記も勉強しましょう。

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強度と剛性の違いは？1分でわかる違い、相関、靭性との関係