塑性ひずみとは？弾性ひずみとの違い・単位・応力ひずみ線図の見方

この記事の要点

塑性ひずみとは荷重を除荷しても元に戻らないひずみで、材料が降伏点を超えた塑性域で生じる永久変形のこと。

弾性ひずみ（除荷で0に戻る）との対比で理解すると、応力ひずみ線図での降伏前後の違いを整理しやすい。

この記事では、塑性ひずみとは何か、弾性ひずみとどう違うのか、塑性ひずみの単位は何かを整理します。

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塑性ひずみ（そせいひずみ）とは、加えた荷重を除荷（荷重を取り除くこと）しても元に戻らないひずみです。

一方、荷重を除荷すると0になるひずみを弾性ひずみ（だんせいひずみ）といいます。

今回は塑性ひずみの意味、単位、弾性ひずみとの違い、応力ひずみ線図との関係について説明します。

弾性、塑性、ひずみの意味など下記が参考になります。

塑性ひずみとは？

塑性ひずみ（そせいひずみ）とは、荷重を除荷しても元に戻らないひずみです。下図をみてください。塑性状態にある材料の応力ひずみ線図です。

図　塑性ひずみと応力ひずみ線図

上図の応力ひずみ線図で、降伏するまでに荷重を除荷すれば「ひずみは0」に戻ります（変形する前の形に戻る）。

このひずみを弾性ひずみといいます。ひずみの詳細は下記が参考になります。

降伏点を超えても荷重を加えると鋼材は塑性し、応力はそのままでひずみが増加します。

この状態になると、いくら荷重を除荷してもひずみは残ります。弾性と塑性の違いも理解しましょう。

塑性ひずみは無次元数のため、単位は無しです。また塑性ひずみだけでなく、弾性ひずみの単位も無しです。無次元数の意味は下記が参考になります。

塑性ひずみと弾性ひずみの違いを下記に示します。

塑性ひずみ　⇒　荷重を除荷しても元に戻らないひずみ

弾性ひずみ　⇒　荷重を除荷すると0になるひずみ

弾性と塑性の違いも理解しましょう。下記が参考になります。

塑性ひずみ、弾性ひずみは「応力ひずみ線図」をみると良く分かります。

応力ひずみ線図とは、縦軸に応力度、横軸にひずみをとったグラフです。下図に鋼材の応力ひずみ線図を示します。

図　塑性ひずみと応力ひずみ線図

応力ひずみ線図の詳細は下記が参考になります。

混同しやすい用語

塑性ひずみ

降伏点を超えた後に荷重を取り除いても残るひずみで、材料に永久変形が生じていることを示す。

弾性ひずみに対して、塑性ひずみは除荷後に0に戻らない不可逆な変形である。

弾性ひずみ

弾性域内で生じるひずみで、荷重を取り除くと元の0に戻り永久変形を残さない。

塑性ひずみに対して、弾性ひずみは応力との間にフックの法則（σ＝Eε）が成立する範囲のひずみ。

塑性ひずみと弾性ひずみを整理した表を示します。