2024.11.22 2026.05.06

クリープ変形【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「クリープ変形」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。

クリープ変形とは

「クリープ変形」と題したスライド。「一定荷重を長時間かけると、ひずみが増加する現象」「荷重が大きいほど起きやすい」「温度が高いほど起きやすい（絶対温度で材料の融点の40〜50%以上で顕著）」の3箇条が示されている。 — クリープ変形の定義と発生条件。荷重が大きく高温ほど起きやすく、一般に絶対温度で融点の40〜50%以上で顕著になる。

一定の荷重をかけ続けると、時間の経過とともにひずみが増加していく現象をクリープ変形と呼びます。応力は変わらないのにひずみが徐々に増加するため、静的強度より小さい応力でも長時間経過後に突然破断することがあります。

クリープ変形は応力が大きく、温度が高いほど起きやすくなります。一般に、絶対温度で材料の融点の40〜50%以上の温度で顕著になると言われています。例えばはんだは融点が約220℃と低いため、室温でも融点の絶対温度比で約60%に達し、室温でもクリープが問題になります。

クリープ変形の3段階

「クリープ変形」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。右側に横軸が時間・縦軸がひずみのグラフで、赤い曲線が急な増加→緩やか→一定速度→加速して破断（×）の形を描き、第三期クリープ（加速クリープ）の領域が青色でハイライトされ吹き出しで示されている。 — クリープ変形の時間-ひずみ曲線。遷移・定常・加速の3段階を経て最終的に破断に至る。

一定荷重下でのひずみの変化は3段階に分類されます。はじめはひずみの増加速度が段々遅くなる第一期クリープ（遷移クリープ）、次にひずみが一定速度で増加する第二期クリープ（定常クリープ）、最後にひずみが加速的に増加して破断に至る第三期クリープ（加速クリープ）です。

クリープによる破断を防ぐには、クリープ破断強度（破断が生じない応力の最大値）以下で使用することが重要です。変形量を制限したい場合はクリープ強さ（一定時間で一定ひずみ以下となる応力の最大値）を設計基準に用います。これらは温度や時間に依存するため、使用条件に応じたデータを参照してください。