応力計算 基本の3式：CAE豆知識

力を断面積で割ることで求められる応力は、3種類！

[CAD Japan.com／MONOist]

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応力とは何か

　応力とは「力に関して基準を用いて考えた」ものです。基準となるものに断面積が用いられ、力を断面積で割ることで応力が求められます。有限要素法は応力の種類や解析のコアとなる計算方法です。

応力とは

応力の種類

　応力には、次の3種類があります。

垂直応力

　物体の断面に対して、垂直な方向に生じる単位面積当たりの力の値を垂直応力と呼びます。

　　　式：σ（垂直応力）＝F（力）／A（断面積）

垂直応力

曲げ応力

　物体を曲げようとする力がかかると物体内部に引張応力と圧縮応力が同時に発生します。曲げ応力は断面内で変化し表面で一番大きな値となります。その表面の値を曲げ応力として表します。

　　　式：σ（曲げ応力）＝M（曲げモーメント）／Z（断面係数）

曲げ応力

せん断応力

　物体の断面に沿う方向に生じる、ものを断ち切ろうとする力をせん断力と呼びます。断面積で割った単位当たりの値をせん断応力と呼びます。

　　　式：τ（せん断応力）＝F（せん断力）／A（断面積）

有限要素法とは何か

　有限要素法とは、厳密に解くことができない工学的な問題を数値計算により解くための解析のコアとなる計算方法の1つです。Finite Element Methodの頭文字を取り「FEM」と呼ばれています（関連連載：設計者CAEを始める前にシッカリ学ぶ有限要素法）。