物体の仮想断面を考えたとき、その仮想断面における単位面積当たりの内力を応力という。単位はN/mm2やMPaなどで表される。
下図のような丸棒を考えてみよう。外力Fと垂直に交わる仮想断面には、Fとつり合う内力Pが作用している。この仮想断面の断面積をAとすると、応力σはP/Aとなる。σは仮想断面に対して垂直方向の応力であるため、σは垂直応力と呼ばれる。
応力は仮想断面をどこに切るかによって定まる。上図と同じ丸棒の仮想断面を斜め方向に切った場合を考えよう。仮想断面には上図と同様に内力Pが働いているが、斜めに傾いているため、断面に垂直な成分P1と水平な成分P2が存在する。この垂直成分と水平成分の合力が内力Pとなる。垂直成分を面積で割った値を垂直応力σ、水平成分を面積で割った値をせん断応力τという。
引張、圧縮、曲げ荷重では垂直応力、せん断、ねじり荷重ではせん断応力が主に発生する。垂直応力とせん断応力では材料強度や壊れ方が異なるため、この2つを分けて考えることが重要である。
最終更新 2019年6月14日
【参考文献】
邉吾一、川田宏之 他 『最新材料の力学』 培風館
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