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木工四方山話(Moku-koubou Soutarou)

最終更新日:2005-06-10


No.015【木工家のための強度学講座1(荷重・応力について)】・・・2005-06-10

 荷重とは・・・定義から言うと”構造物の構成部分に加わる力。その加わる様式によって静荷重・繰返荷重・衝撃荷重などに分れる。”ということになる。
 簡単に言うと、ある物に加わる”力”のことである。
 スツールにひとが静かに座っている場合、そのひとの体重が70kgであり、脚が床に届いていないなら、スツールの座面には、70kgの静荷重がかかっているということである。
 
 応力とは・・・簡単に言うと、外力(荷重など)によって、ある断面に働いている単位断面積当たりの力(内力)のことである。
 この応力をもって、その物質が、壊れるかどうかの判断をおこなえるのである。
 英語で応力は、stress(ストレス)であり、ひともそうである様に、ストレスが大きすぎる(溜まり過ぎる)と壊れる(病気になる?)のである。

 単位断面積当たりの力であるから、ある断面に70kgの力(F)が働いていて、その断面の面積(S)が100mm^2である場合、その応力σは、次の様になる。
σ=F/S=70/100=0.7kg/mm^2
(なお、mm^2とは、mmの二乗のことです。)

 力(応力)の種類としては、次の様なものがある。

 【引張力(応力)】:ふたりのひとが、棒の両端をそれぞれ持ち、真っ直ぐに引張り合う場合に働く力(応力)と考えていただければ分かりやすいであろう。
 【圧縮力(応力)】:引張力(応力)の逆で、ふたりのひとが、棒の両端をそれぞれ持ち、真っ直ぐに押し合う場合に働く力(応力)と考えていただければ分かりやすいであろう。
 【曲げ力(応力)】:ひとりのひとが、ある棒の両端を持ち、棒を曲げようとする時に働く力(応力)をイメージじて頂ければ良いかと思う。
 【せん断力(応力)】:一番、説明が難しいが・・・薄い紙を両手の指先で持ち、前後に引きちぎる時に働く力(応力)とでも説明すれば、良いであろうか?この力(応力)を利用した物が、鋏(はさみ)である。なお、”せん断”とは、”剪断”と書くが、一般的に、”せん断”と書く場合が多いので、ここでもそうする。

 これらの力(応力)の種類を、それぞれ、感覚的につかんでおくと、今後のこの講座の説明を理解しやすいと思います。

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