【応力とは】引張応力、圧縮応力、せん断応力の違い

応力とは?引張応力、圧縮応力、せん断応力の違いと計算式について紹介します。

【応力とは】物体内部に生じる断面の単位面積あたりの抵抗力
【引張応力とは】外力が引張力の場合に発生する応力
【圧縮応力とは】外力が物体を圧縮する方向に加わったときに発生する応力
【せん断応力とは】外力が物体をずらすような方向に加わったときに発生する応力
【曲げ応力】
【補足】部材は軸方向力に強い

【応力とは】物体内部に生じる断面の単位面積あたりの抵抗力

応力とは、物体（固体）に外力が加えたときに「物体内部に生じる断面の単位面積あたりの抵抗力」のことです。
この抵抗力は、作用反作用の法則により外力を与えられたことで生じます。断面の全面積に加わる抵抗力のことを「内力」といいます。
応力が大きくなるほど、物体内部に大きな負荷がかかるため物体は破損しやすくなります。
ちなみに、物体が液体もしくは気体の場合は「圧力」となります。
応力には、外力の違いによって引張応力、圧縮応力、せん断応力の種類があります。

また、引張応力と圧縮応力は部材の軸方向(部材の長さ方向=断面に垂直な方向)に働くことから「軸方向応力(軸力)」や「垂直応力(垂直力)」ともいいます。

【引張応力とは】外力が引張力の場合に発生する応力

引張応力とは、外力が引張力の場合に発生する応力です。

物体の断面積を $A[mm^2]$ 、外力を $P[N]$ とするとき応力 $\sigma [N/mm^2]$ は次式で計算できます。

(1) $\begin{eqnarray*} \sigma = \frac{P}{A} \end{eqnarray*}$

【材料力学】引張応力の計算方法・例題

材料力学における応力の計算方法と例題についてまとめました。

【圧縮応力とは】外力が物体を圧縮する方向に加わったときに発生する応力

圧縮応力とは、「外力が物体を圧縮する方向」（引張と反対方向）に加わったときに発生する応力です。

物体の断面積を $A[mm^2]$ 、外力を $P[N]$ とするとき圧縮応力 $\sigma [N/mm^2]$ は次式で計算できます。

(2) $\begin{eqnarray*} \sigma = \frac{P}{A} \end{eqnarray*}$

【材料力学】圧縮応力の計算方法・例題

材料力学における圧縮応力の計算方法と例題についてまとめました。

【せん断応力とは】外力が物体をずらすような方向に加わったときに発生する応力

せん断応力とは、「外力が物体をずらすような方向」に加わったときに発生する応力です。
せん断応力は、物体を反時計方向に回転させる方向を正とします。

物体の断面積を $A[mm^2]$ 、外力を $P[N]$ とするときせん断応力 $\tau [N/mm^2]$ は次式で計算できます。

(3) $\begin{eqnarray*} \tau = \frac{P}{A} \end{eqnarray*}$

【材料力学】せん断応力の計算方法・例題

材料力学におけるせん断応力の計算方法と例題についてまとめました。

【曲げ応力】

部材が図のように曲げ作用を受けると、断面には外側に引張応力、内側に圧縮応力が生じます。
これが部材中のあるところから次第に増加します。このような応力を「曲げ応力」といい、単位面積あたりの曲げ応力を曲げ応力度σといいます。

【補足】部材は軸方向力に強い

部材は、曲げモーメントやせん断力に比べて、軸方向力に強い性質があります。
例えば厚さ10ｍｍ程度の鋼材でも、数ｔの重りが軸方向力として働くようにすれば吊ることが可能です。
逆に、曲げ方向の場合、厚さ10ｍｍ程度の鋼材であれば、工具と人力で簡単に曲げられます。
よって、「軸方向力のみ作用する部材」を組み合わせることで強固な構造物となります。
軸方向力のみ作用する構造を、トラス構造といいます。

トラス構造物では、各結合点で軸方向力(引張力、圧縮力)が釣り合っています。