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弾性とは?1分でわかる意味、例、塑性との違い、対義語、金属とゴムの関係

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弾性(だんせい)とは「物体に力を加えると変形し、力を取り除くと変形が無くなる(元の形に戻る)」ような現象です。弾性の対義語として「塑性(そせい)」があります。塑性とは、力を取り除いても変形が残る状態です。金属は、弾性と塑性の両方の性質を持ちます。ゴムやガラスは弾性材料の1つです。弾性材料に引張力を加えると最大耐力まで上昇したのち破断します。今回は弾性の意味、例、塑性との違い、対義語、金属とゴムの関係について説明します。塑性、弾塑性の詳細は下記をご覧ください。

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

弾塑性とは?1分でわかる意味、読み方、材料、弾性と塑性の違い

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弾性とは?

弾性とは「物体に力を加えると変形し、力を取り除くと変形が無くなる(元の形に戻る)よな現象」です。下図をみてください。これが弾性です。


図 弾性


建築物の構造部材の設計は「弾性」の性質を利用します。下図に弾性状態における力と変形の関係を示します。


図 弾性と力と変形


上図のように弾性状態では基本的に、力と変形は比例関係にあります。よって「外力に対して、どのくらい変形するか?」など想定することが可能です。


また構造部材に生じる応力を「弾性範囲内」に抑えることで「地震のとき構造物は変形するが、地震が収まると元に戻る」ような設計が可能です。応力が弾性範囲内におさまれば、大きな損傷は生じません。


弾性の性質を利用した設計法を「弾性設計」といいます。詳細は下記が参考になります。

弾性設計法とは?1分でわかる意味、読み方、許容応力度設計法、塑性と弾性の関係


一方、物体に作用させた力を取り除いても「変形が元に戻らない」ことを「塑性(そせい)」といいます。塑性の詳細は下記が参考になります。

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

弾性の例、金属とゴムの関係

弾性材料の例としてガラスやゴムがあります。下図をみてください。弾性材料の応力ひずみ線図を示しました。


図 弾性の例、応力ひずみ線図


ガラスやゴムなどの弾性材料は、最大耐力をむかえたのちに破断します。


一方、弾性と塑性の性質を持つ材料の1つが「金属」です。特に鋼(こう)は、建築物の構造部材に使います。鋼材の応力ひずみ線図を下図に示します。


応力ひずみ線図


上図のように鋼は「降伏」するまで弾性、降伏後は塑性の性質をもちます。降伏、塑性の詳細は下記をご覧ください。

降伏点とは?1分でわかる意味、求め方、SS400の値、単位、引張強さとの違い

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

弾性と塑性の違い

弾性と塑性の違いを下記に示します。


塑性 ⇒ 力を取り除いても変形が残る性質

弾性 ⇒ 力を加えると変形し、力を取り除くと元に戻る性質

弾性の対義語

弾性の対義語は「塑性(そせい)」です。なお関係用語として、靭性(じんせい)や延性(えんせい)があります。詳細は下記をご覧ください。

靭性とは?靭性のある材料とは?建物の耐震性との関係

延性とは?1分でわかる意味、読み方、材料、脆性との関係、靭性との違い

まとめ

今回は弾性について説明しました。意味が理解頂けたと思います。弾性は、物体に力を加えると変形し、力を取り除くと変形が無くなる(元の形に戻る)ことです。弾性状態では力と変形、剛性が比例関係にあります。よって外力の大きさから変形の大きさを推定できます。弾性設計法、塑性など下記も併せて勉強しましょう。

弾性設計法とは?1分でわかる意味、読み方、許容応力度設計法、塑性と弾性の関係

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

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