2024.11.22 2026.05.05

ひずみ【材料力学用語辞典】

zairiki

材料力学用語辞典

材料力学を勉強している人、材料力学を使っている人向け
材料力学に出てくる専門用語を理解しよう！

材料力学用語辞典では、材料力学で出てくる専門用語を分かりやすく紹介しています。今回の用語は「ひずみ」です。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

ひずみとは

「ひずみ」と題したスライド。左側に引張荷重（上下の赤矢印）を受ける円柱試験片が元の長さL0から変形後の長さL1に伸びている様子、右側に「ひずみ＝（L1−L0）／L0」の定義式が青字で示されている。 — ひずみの定義：変形量（L1-L0）を元の長さ L0 で割った無次元量。

ひずみとは、変形量（伸びた長さ L1-L0）を元の長さ L0 で割った無次元の値です。引張荷重を受けて棒が L0 から L1 に伸びたとき、ひずみ ε = (L1-L0)/L0 で表されます。無次元の値（単位なし）になります。

応力が力を表す指標であるのに対し、ひずみは変形の大きさを表す指標です。応力だけでは材料がどれだけ変形しているかは分かりませんが、ひずみを使うと変形の程度を定量的に評価できます。

ひずみで何が分かるか

「ひずみで何が分かる？」と題したスライド。「材料にとって一番厳しいのはどれ？」という問いのもと、3つの試験片（左：ひずみ=0.1、中央：ひずみ=0.125（青枠でハイライト）、右：ひずみ=0.1）が並べられ、ひずみの最も大きい中央の試験片が最も厳しい状態であることが示されている。 — ひずみを使えば、形状や荷重が異なる試験片でも「どの材料が最も変形しているか」を統一的に比較できる。

上図の例では、左：長さ10 mmの丸棒が1 mm伸びた、中央：長さ8 mmの丸棒が1 mm伸びた、右：長さ10 mmの角棒が1 mm伸びたときに、材料にとって最も厳しい条件を求めます。形状や寸法が異なるので伸びた量では比較できませんが、ひずみはそれぞれ0.1、0.125、0.1となり、中央の円柱が最もひずみが大きく、材料にとって最も厳しい条件だと分かります。また、左の円柱と右の角柱は形状が異なりますが、ひずみが同じなので材料の厳しさは同じになります。

ひずみの測定にはひずみゲージや伸び計を用いるのが一般的です。また、非接触のデジタル画像相関法（DIC）では表面の画像解析によってひずみ分布をマッピングでき、複雑な形状の部品でも全体のひずみ状態を把握できます。他にも、ひずみを測定する方法は様々あるので、用途に応じて使用してください。