軸力と応力の違い・反力との違い・トラス構造での軸力

この記事の要点

軸力は応力の一種であり、部材の軸方向（長さ方向）に平行に生じる内力で、引張（＋）と圧縮（−）に分類される。

応力は部材断面内部に生じる全ての内力（軸力・せん断力・曲げモーメント）の総称であり、反力（外力に対する外的支持力）とは区別される。

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軸力は応力の種類の１つです。軸力は部材軸上に沿って生じる応力です。応力は、主として「軸力、せん断力、曲げモーメント」の３種類があります。

また、軸力は生じる向きにより「圧縮軸力、引張軸力」があります。

今回は、軸力と応力の違いと意味、応力と反力の違い、トラスと軸力の関係について説明します。軸方向応力、応力の詳細は下記が参考になります。

軸力と応力の違いは？

軸力は応力の種類の１つです。下図をみてください。軸力とは部材軸上に沿って生じる応力です。

応力には主として

・軸力

・せん断力

・曲げモーメント

があります。また、軸力は向きに応じて「圧縮軸力、引張軸力」があります。圧縮軸力は部材が縮み、引張軸力では部材が伸びるような変形が生じます。

圧縮軸力と引張軸力

軸方向応力、応力の詳細は下記が参考になります。

応力と反力の違いを下記に示します。

・応力　⇒　部材に生じる外力（反力）または変形に伴い部材内部に生じる力

・反力　⇒　外力とつり合うために抵抗する力。一般に、反力は支点に生じるので「支点反力」ともいう

また、外力および反力は部材の外に生じる力、応力は部材内部に生じる力のように「対比」で考えると覚えやすいですね。反力の詳細は下記が参考になります。

トラス構造とは、三角形となるように部材をつなぎ合わせた構造です。部材同士の接合部はピン接合とします。

また、トラス構造を構造設計する際のモデル化（理想状態）では、部材同士の接合部は完全なピン接合と考えます。

よって、トラス構造の節点部にのみ荷重が作用する場合であれば、トラス部材には「軸力のみ」生じます。

トラスと軸力の関係

トラス構造の詳細は下記が参考になります。

混同しやすい用語

応力（stress）vs 反力（reaction force）

応力は部材断面の内部に生じる力（内力）であり、断面を仮想的に切断したときに現れる軸力・せん断力・曲げモーメントが該当する。

反力は外部の支点（固定端・ピン支点・ローラー支点）から構造物に加わる外力であり、外力に対する釣り合いの力として外部から作用する点が異なる。

軸力（N）vs せん断力（Q）

軸力は部材の軸（長手）方向と平行に作用する内力で、引張・圧縮変形を引き起こす。

せん断力は部材の軸方向と垂直（直交）方向に作用する内力で、断面をスライドさせる変形（せん断変形）を引き起こす。

軸力と応力の違いを整理した表を示します。