2024.11.19 2026.05.05

応力【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「応力」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。

外力・反力・内力とは

「外力/反力/内力」と題したスライド。引張荷重を受ける円柱試験片（台座に固定）の図に、外力（外から作用する力）・内力（内部で作用し合う力）・反力（外力の反作用として他部材から受ける力）の3つの力の概念が吹き出しで説明されている。 — 外力・内力・反力の3概念。応力の定義を理解するための基礎となる力の分類。

応力を理解するには、まず力の3分類を整理する必要があります。外力とは外から作用する力（引張荷重など）、反力とは固定部など他部材から受ける外力に対する反作用の力、内力とは構造物内部の仮想断面で作用し合う力のことです。

材料の強度評価では、この内力（仮想断面における力）が基準となります。しかし、同じ荷重が作用していても、部材の形状や寸法が異なれば材料への影響は変わります。そのため内力だけでは材料の厳しさを評価できません。

なぜ断面積で割るのか

「なぜ断面積で割るの？」と題したスライド。左から順に①直径1mmの丸棒に荷重100N、②1辺1mmの正方形棒に荷重100N、③直径2mmの丸棒に荷重200Nが作用している3つの部材が並べて示されている。 — 形状・寸法・荷重がすべて異なる3つの棒。荷重だけでは「どれが最も厳しい状態か」を比較できない。

形状も寸法も荷重も異なる3本の棒を比べるとき、内力（荷重）だけでは優劣がつけられません。そこで内力を断面積で割った応力（単位：N/mm² = MPa）を使います。直径1 mm・荷重100 N の丸棒は応力 127 MPa、1辺1 mm・荷重100 N の角棒は100 MPa、直径2 mm・荷重200 N の丸棒は64 MPa となります。

応力で比較すると、荷重が最も小さい細い丸棒が最も厳しい状態にあることが一目で分かります。このように応力を用いることで、形状や寸法の異なる構造物を統一的に評価できるようになります。これが応力を使う最大の理由です。