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仮想切断面とは?1分でわかる意味、断面力の計算、応力の求め方との関係

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仮想切断面とは、仮想的に部材を切断した面です。応力を求めるとき必要な考え方です。応力は、部材の内部に生じる力です。目で見えることは無いです。よって、部材を「仮想的に切断して」、内部に生じる応力を算定します。今回は、断面力、応力の意味を理解すると、よりスムーズに読めます。下記の記事が参考になります。

断面力とは?1分でわかる意味、種類、計算、応力との違い、例題

応力とは?1分でわかる意味と種類、記号、計算法

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仮想切断面とは?

仮想切断面とは、仮想的に部材を切断した面です。応力は、部材内部に生じる力です。よって、目に見えません。部材内部で、どのような力が生じているのか、仮想的に部材を切断して確認するのです。ただし、応力算定に慣れると、仮想切断面が無くても理解できます。


部材断面に生じる力(断面力)の求め方は、下記が参考になります。

断面力とは?1分でわかる意味、種類、計算、応力との違い、例題

仮想切断面と断面力の計算

部材を仮想的に切断すると、仮想切断面がみえます。仮想切断面には、軸力、せん断力、曲げモーメントが生じていると仮定します(実際に生じる応力が0だとしても、仮定します)。下図をみてください。仮想切断面に生じる応力を仮定しました。

仮想切断面と断面力

仮想切断面に生じる断面力は3種類あり、切断面に対して右側、左側で生じる方向が違います。これは、切断面に対して「正」と考える方向を定義するためです。下記に整理しました。


軸力 ⇒ 断面を引張る方向を正とする

せん断力 ⇒ 断面を右下がりの平行四辺形にする方向を正とする

曲げモーメント ⇒ 断面を下側凸にする方向を正とする


上記の通り、正とする方向を定義すると、切断面に対して右側、左側で断面力の方向が反転します。


部材の仮想切断面を考えることで、断面力の算定が理解しやすいです。断面力の求め方は、下記の記事が参考になります。

断面力とは?1分でわかる意味、種類、計算、応力との違い、例題

仮想切断面と応力の求め方との関係

仮想切断面を考え、作用する応力を仮定することで、応力計算が簡単になります。なお、応力と断面力は同じ意味です。応力の意味は、下記の記事が参考になります。

応力とは?1分でわかる意味と種類、記号、計算法


構造力学では、断面に作用する応力を「断面力」ともいいます。断面力の計算方法は、下記の記事が参考になります。

断面力とは?1分でわかる意味、種類、計算、応力との違い、例題

まとめ

今回は仮想切断面について説明しました。意味が理解頂けたと思います。仮想切断面は、部材を仮想的に切断した面です。仮想切断面を考えることで、断面力をイメージしやすいです。慣れないうちは、仮想切断面を考えて断面力を求めましょう。ただし、慣れると仮想切断面を定義しなくても計算可能です。断面力の求め方は下記の記事が参考になります。

断面力とは?1分でわかる意味、種類、計算、応力との違い、例題

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