第２章　船体強度

2.1 材料力学の基礎

2.1.1 荷重、応力、ひずみ、ヤング係数

物体に外から働く力を外力といい、これに対して自身の重さとか、運動していることによって生ずる慣性力（加速度に比例する）を内力という。これら外力と内力とを合わせて荷重といい、物体を変形させたり、破壊させたりするもととなる。単位は?sかtonを用いる。物体に与える変形のもようによって荷重を分けると、引張、圧縮、せん断、曲げ、ねじり、などの種類になる。

荷重に加わると、物体の内都にこれに抵抗して応力が生じる。応力は単位面積当りの力の形で表わし、kg／?o²，ton／cm²などの単位が用いられる。さきに述べた鋼材の強さもこの応力を単位として表わしている。単位面積当りにするのは、いろいろ寸法の異なった場所での比較に便利なためで、土地の価格や建築費を坪当りとか、?u当りとかであらわすのと同じである。応力によって物体の形は変化する。たとえば、引張り応力を受けると伸び、曲げ応力を受ければ曲がる。この変化量ともとの寸法との割合をひずみ（歪）という。この場合は単位長さ当りの変形長さで?p／?p、?o／?oのように表わせる。普通非常に小さい値（百万分の1から千分の1まで位）なので、×10^-6（百万分の1単位）または×10^-3（千分の1単位）と書き、cm／cmは省略する。

前章の1.3で鋼材について説明したときに、縦軸に応力を、横軸にひずみを取って表示したが、これを応力一ひずみ曲線という。鋼材では弾性限度内（正確には比例限度内）では、応力が２倍になれば、ひずみも2倍になるように応力とひずみは比例している。この比例常数をヤング係数（応力をひずみで割った値といってもよい）という。単位は応力の単位と同じで、ただ数字は大きい。鋼材のヤング係数は21，000?s／?o²（2.1×10⁴?s／?o²）で、鋼材の種類によらずほぼ一定と考えてよい。

(1) 引張

いま、第2.1図のような丸棒の両端を図のように引っぱれば、長さが長くなって太さが細くなる。

このような荷重を引張荷重あるいは引張力といって、この場合、棒の両端に働く二つの力Pは必ず同じ大きさで、その方向は反対である。この二つの力Pを受けた捧の中には、どこで切ってもPと同じ大きさの引張力

第2.1 図

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