みなさん、こんにちは。基礎用語、案内役のあるるです。
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今月の基礎用語：オ　＃011
応力（stress）

あるる「はぁ〜、疲れた。ストレスで肩凝っちゃったよ〜」

博士「ん？ストレスとな？　あるるもストレスを感じることなどあるのかの？」

あるる「失礼な。ありますよぉ〜。今日だって朝から苦手な算数と漢字の小テスト、連続で受けてきたんですから。あ〜も〜、ストレスたまっちゃったから、何か食べちゃおうかなぁ〜」

博士「ふぉっふぉっふぉっ。それはお疲れ様だったのぅ。でも、食べて解消するなら、可愛いものじゃ。
ほれ、もらいものじゃが、美味しいあんぱんをたくさんもらったから、全部食べてもよいぞ」

あるる「やったー＼(^o^)／　博士、ありがとうございます！」

博士「あ。その前に・・・ストレスといえばすぐに心理的なものをイメージするが、あるるよ、物理の世界のストレスのことは覚えておるかな？」

あるる「えっ？！　え、ああ、もちろんおぼえてますよー（棒）」

博士「（ちらっ）綺麗に忘れたんじゃな。よし、では。物理的なストレス「応力」について、しっかり復習してまいれ。ちゃんとできたら美味しいあんぱんを、お腹いっぱい食べてよいぞ」

あるる「えーー、お預け〜。それが一番の心理的ストレスですぅ〜（泣）」

博士「さぁ、あんぱんが待っておる。がんばれ、あるるよ」

部材にかかる「荷重」（Load）という外力に対し、つり合うために物体内部に生じる単位面積当たりの内力を「応力」（Stress）と言います。

つり合うということは、外力は部材を変形させようとしますが、それに対応して大きさが等しく、向きが反対の力を発生させるということです。

つり合わない場合は、変形が進行して破壊に至ったり、部材そのものが移動したりするということになります。

応力について考える場合、下図のように仮想断面を考えるとわかります。

荷重がかかった時に棒がちぎれて左右に飛んでいかないためには、荷重と等しく方向が逆の内力が存在しなければなりません。これが「応力」です。

外力・内力

応力には以下の3種類があります。

１）軸方向力

部材の軸方向に作用し、部材を伸縮させようとする力です。
引張力を（＋）、圧縮力を（－）で表します。

２）せん断力

部材の軸直角方向に作用し、ずれの変形を生じさせようとする力です。向きが逆の一対の力で、時計回りを（＋）、反時計回りを（－）で表します。

３）曲げモーメント

部材を曲げようとする力です。湾曲の外側には引張力、内側には圧縮力がかかります。部材の下側が伸びる場合を（＋）、上側が伸びる場合を（－）で表します。

応力の種類

これらを表す応力図というものがあります。これを使うと部材にどのような応力がかかっているかがわかります。

参考に両端支持ばりと、両端固定ばりで集中荷重がかかっている場合を示します。

応力図

硬い金属だと感覚が掴みにくいかもしれませんが、消しゴムのようなものを曲げると思ってみると解りやすいかと思います。

この応力図を見ると、せん断力が「０」のところで曲げモーメントが最大になっています。

両端支持ばりでは両端の曲げモーメントはゼロですが、両端固定ばりでは両端に荷重が掛かっている中央部と同等の曲げモーメントがかかります。

両端固定ばりでは、曲げモーメントの符号が変わります。つまりS字型に湾曲するわけで、両端から1/4の距離の点では曲げモーメントが「０」となります。

このように応力図で検討すると、部材をつなぐ場合など、どの位置でどのような方法でつなぐのが良いかなど解りやすくなります。

博士「よしよし、あるるよ、しっかりと思い出したようじゃな」

あるる「はいっ！　バッチリ復習しました。もう忘れません！（きっと）」

博士「ふぉっふぉっふぉっ。やっぱりあるるは、目の前に好きなものがあると、気合の入り方が違うのぅ（笑）」

あるる「なので〜、博士ぇ〜、そろそろ〜♪♪♪♪」

博士「おお、そうじゃった。ほれ、あんぱんじゃ。好きなだけお食べ」

あるる「わーい＼(^o^)／　・・・って、もう1つしか残ってないじゃないですか！！」

博士「えっ？　ひとつしかない？　しまった！　わしとしたことが、あるるの説明が上手だったので、つい聞きながら食べ過ぎてしまったようじゃ」

あるる「しまった！　じゃありませんよ。わーん、もっと食べたかったのにぃ〜〜（泣）　これじゃストレス解消どころか、もっと増えちゃいます〜（泣）」

博士「泣くなあるるよ、これはなーんじゃ？」

あるる「あっ！　新しいあんぱんの袋！！　やったー＼(^o^)／　全部食べていいんですね！！」

博士「お、おお。これであるるのストレスは200％解消じゃな（笑）」