歯科用語集

2022年03月14日

応力ひずみ曲線

「応力ひずみ曲線」とは?歯科用語の解説と症例を紹介

応力ひずみ曲線とは?

応力ひずみ曲線とは、材料に外力を加えたときに生じる応力を縦軸、ひずみを横軸にとって描いた曲線のことです。材料の強度を調べるには様々な試験を行う必要がありますが、材料にかかる力や変形を公平に比較するための要素が応力歪み(ひずみ)です。

応力とは?

応力とは、単位面積当たりの荷重のことです。荷重をP、断面積をSとすると、応力は次のように表されます。

  応力=P/S (単位:Pa=N/m²)

歪みとは?

歪みとは、単位長さ当たりの変形率(元の長さに対する変化の割合)のことです。元の長さをL₀、変形後の長さをLとすると歪みは次のように表されます。

歪み=( L-L₀)/L

応力ひずみ曲線で重要な用語



比例限:フックの法則が成り立つ最大応力。
弾性限:弾性回復(元に戻ることができる) の限界。
引張強さ:材料が破壊されるまでの最大応力。
破断点:材料が破壊される点。
降伏点:急激に伸びるようになる境界となる点。このときの応力を耐力または降伏応力という。
0.2%耐力:永久変形が0.2%となる応力。降伏点の代用として用いられる。
破断点を変形率100%としてひずみが0.2%となる点を横軸に取り、傾きが弾性係数と一致するように線を引いて応力ひずみ曲線と交わるときの応力が0.2%応力である。
レジリエンス:弾性エネルギー。三角形の面積部分。
破壊靭性:材料を破壊するのに必要なエネルギー。応力ひずみ曲線と軸に囲まれた面積部分。

延性と脆性

延性とは、金属がもつ、永久変形をしながらも破壊されづらい性質のことです。この性質をもつ材料を延性材料といいます。
脆性とは、ガラスやセラミックスなどがもつ、永久変形を経ずにすぐ破壊されるような性質のことです。この性質をもつ材料を脆性材料といいます。

延性材料と脆性材料の応力ひずみ曲線は異なる特徴をもちます。



弾性係数(直線部分の傾き)・・・脆性材料延性材料
破壊靭性・・・脆性材料延性材料