建築学生が学ぶ構造力学

  1. HOME > 構造力学の基礎 > ひずみとは?1分でわかる意味、公式、単位、計算法、測定法、応力との関係

ひずみとは?1分でわかる意味、公式、単位、計算法、測定法、応力との関係

【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!)


ひずみは、変形量ΔLと部材の元の長さLの比率です。ひずみはΔL/Lで計算します。今回はひずみの意味、公式と計算法、単位、応力との関係について説明します。また私の経験をもとに、ひずみの測定法について紹介します。ひずみの単位、応力との関係は下記が参考になります。

ひずみの単位は?1分でわかる意味、読み方、ε、パーセント、無次元数との関係

ひずみと応力の換算方法は?1分でわかる意味、計算方法

100円から読める!ネット不要!印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒ いつでもどこでも読める!広告無し!建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

ひずみとは?

ひずみは、変形量ΔLと元の長さLの比率です。下図に変形量と元の長さの関係を示しました。また、「公称ひずみ」ともいいます。※真ひずみは、今回の記事は省略します。


荷重と変形の関係


ひずみは、応力と比例します(関係式を後述します)。例えば、部材に荷重を加えるほど、部材内に生じる応力は大きくなります。同時に、ひずみも大きくなるのです。


当然ですが、ひずみが0(ぜろ)だと、応力も生じません。この部材を、剛体といいます。※剛体については下記が参考になります。

剛体ってなに?剛体の意味と、構造計算での扱い


また、ひずみは漢字で「歪」と書きます。「歪」は「ゆがみ」とも読めますね。同様の意味です。

ひずみの公式と計算法

ひずみの公式(計算法)は下記です。


εはひずみ、ΔLは元の長さに対する変形量、Lは部材の元の長さです。下図をみてください。部材を縦方向に引張ると、縦方向に伸びます。一方、横方向に縮みますね。縦方向をY軸、横方向をX軸とすれば、

が計算できます。上記の比率、εx/εyをポアソン比といいます。ポアソン比については下記が参考になります。

ポアソン比の基礎知識、縦弾性係数との関係

ひずみの単位

ひずみに単位はありません。無次元数といいます。ひずみの公式を思い出してください。

でした。ΔLを1.0cm、Lを300cmとします。単位を考えて、ひずみεを計算してください。

です。分母と分子が「cm」なので、打ち消しあって単位が無くなると気づきますね。下記も参考にしてください。

ひずみの単位は?1分でわかる意味、読み方、ε、パーセント、無次元数との関係

ひずみの測定法

代表的なひずみ測定法に「ひずみゲージ」があります。ひずみゲージと呼ばれる電気抵抗が計測可能なものを試験体に貼り付けます。


ひずみは、電気抵抗と関係します。よって、ひずみゲージを介して、電気抵抗の変化を読み取り、間接的にひずみを測る仕組みです。


学生時代、引張試験をするときは、ひずみゲージをよく使いました。ひずみゲージは専用の接着剤を用いて、試験体に貼り付けます。


建築部材の変形は、人間の目やノギスなどで中々判断できません(伸びが数ミリなど測定困難)。ひずみの公式は、変形量と元の長さとの比率ですが、実際の測定法は異なるので注意してくださいね。

ひずみと応力の関係

ひずみと応力の関係を下記に示します。


σは応力、Eやヤング係数、εはひずみです。ポイントは、応力とひずみが比例関係にあることです。但し、鋼などの塑性材料は、塑性領域では上式で計算できません。詳細は下記の記事が参考になります。

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


またヤング係数、応力についても参考にしてください。

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

応力とは?1分でわかる意味と種類、記号、計算法


また、引張力しか作用しない部材では、下式が成立します。


ΔLは変形量、Nは軸力、Lは元の長さ、Eはヤング係数、Aは断面積です。上式は、応力とひずみの関係、ひずみの公式などから導きます。下記が参考になります。

剛性ってなに?剛性の算定と、軸方向応力、ポアソン比、ひずみの関係

まとめ

今回はひずみについて説明しました。ひずみの意味が理解頂けたと思います。ひずみは、変形量と元の長さの比率です。公式は簡単なので、実際に計算してみましょう。ただ、実際のひずみを計測するときは、ひずみゲージなどを用います。計算式とは、考え方が異なることを覚えてくださいね。下記も併せて学習しましょう。

ひずみとたわみの違いは?1分でわかる違い、関係、求め方

ひずみと応力の換算方法は?1分でわかる意味、計算方法

【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!)

▼人気の記事ベスト3▼

▼用語の意味知らなくて大丈夫?▼

建築学生が学ぶ「構造力学」の用語集

▼同じカテゴリの記事一覧▼

▼カテゴリ一覧▼

▼他の勉強がしたい方はこちら▼

建築構造がわかる基礎図解集

【読まれています】管理人による建築業界の分析!

1日13円で建築業界がわかるLINE配信!

友だち追加

わかる1級建築士の計算問題解説書

計算の流れ、解き方がわかる!1級建築士【構造】計算問題解説集

あなたは数学が苦手ですか?

わかる!実務で使う数学知識の基礎講座

【有料メルマガの初回資料が今だけ無料!】1日約13円で情報をアップデート!

有料メルマガを無料で見てみませんか?⇒ 忙しい社会人、学生のためのビルディング・アップデート

限定メールマガジン

わかる2級建築士の計算問題解説書!

【30%OFF】一級建築士対策も◎!構造がわかるお得な用語集

建築学生が学ぶ「構造力学」の用語集
pdf版の学習記事

更新情報

プロフィール

建築の本、紹介します。▼

すぐにわかる構造力学の本

人気の記事ベスト3

同じカテゴリの記事一覧

Topへ >>

  1. HOME > 構造力学の基礎 > ひずみとは?1分でわかる意味、公式、単位、計算法、測定法、応力との関係
  2. 1級の過去問(計算)解説
  3. 限定メルマガ
  4. わかる建築構造の用語集・図解集
  5. 1頁10円!PDF版の学習記事