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強度と剛性

【きょうど】力を加えたとき、折れや破断などによって元に戻らなくなるまでにどれだけの力に耐えるかの性質。
【ごうせい】力を加えたときに変形量がどれだけ少ないかの性質。

 「強度」と「剛性」。ともに部品や構成材料の強さを表す用語のせいかベテランでも意味を混同している技術者を見かける。明確に異なった意味を持つこの2つの意味を正しく理解するために、まず材料に力を加えたときにどんな変化が起こるのかを、ばねを例に説明する(図1)。

図1 弾性変形と塑性変形、破断の違い
図1 弾性変形と塑性変形、破断の違い
ばねの片方を手でつまんで引っ張り(力を加え)、手を離す(力を除く)と元に戻る。これが「弾性変形」。さらに力を加えて伸び切り、力を除いても元に戻らなくなるのが「塑性変形」。さらに力を加えて、引きちぎれるのが「破断」。(出所:西村仁)
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 ばねの片方を手でつまんで引っ張ると伸び、手を離すと元に戻る。より大きな力を加えると、ばねは伸び切ってしまい、元に戻らなくなる。さらに力を増すと、ばねは引きちぎれる。ばねに限らず丸棒でも角材でも、材料に力を加えるとばねと同じように、伸びたり引きちぎれたりする現象が起こる。