引張応力とは

引張応力は、材料に引張力または伸張力が加わると発生します。 応力は、一般的なポンド/平方インチ（psi）またはニュートン/平方メートル（パスカル（Pa））の単位で、断面積に加えられる力として定義されます。 材料がさらされる応力のタイプは、力がどのように適用されるかによって異なります。 応力の3つの基本的なタイプは、引張、圧縮、せん断です。 引張応力の理解は、機械工学および設計用途の材料を選択する際に重要です。

応力下の物体の寸法は、力が加えられたときに生じる歪みまたは変形により変化します。 引張応力下にある材料は、歪みを受けると伸びたり、伸びたりします。 低応力にさらされた材料は、力が取り除かれると元の寸法に戻ります。 高応力では、力が取り除かれると材料は元の状態に戻らず、永久変形が発生します。 適用された応力と対応するひずみの関係を使用して、材料が引張応力にさらされたときの挙動を予測できます。

材料が受ける応力とひずみを正確に測定し、 応力-ひずみ曲線を生成できる試験装置が利用できます。 通常、応力-ひずみ曲線は、適用された張力にさらされたときの材料の動作を理解し、永久変形と最終的な破損が発生する前の最大許容応力を決定します。 引張応力を測定するために、徐々に増加する力を試験サンプルに加え、サンプルを引き伸ばして最終的に破壊するのに必要な力の量を測定して記録します。 引張応力にさらされ、破損する前に大量の変形を受ける材料は、高い弾性を持っていると見なされます。

材料が破損する前に耐えることができる最大引張応力は、 引張強度または極限引張強度として知られています。 極限引張強度の値は、材料によって大きく異なります。 多くのプラスチック、ゴム、金属などの柔らかく可鍛性のある材料は、弾性と見なされ、完全な破損が発生する前に大幅な変形が発生します。 コンクリートやガラスなどの硬くて脆い材料は、完全な破損が発生するまでほとんど、またはまったく変形しません。 多くの異なる種類の金属、木材、ガラス、ゴム、セラミック、コンクリート、プラスチックの最終的な引張強度は、さまざまな材料特性リファレンスマニュアルで簡単に入手できます。