日常の言葉で言う「ストレス」は、いくつものことを意味しますが、一般的にはいくつかの緊急性を意味します ソート、定量化可能またはおそらく定量化不可能なサポートの回復力をテストするもの システム。 工学と物理学では、応力には特定の意味があり、材料がその材料の単位面積あたりに受ける力の量に関係します。
特定の構造または単一の梁が許容できる最大応力量を計算し、これを構造の予想荷重に一致させます。 エンジニアが毎日直面している古典的で日常的な問題です。 数学がなければ、世界中で見られる巨大なダム、橋、高層ビルを建設することは不可能です。
梁にかかる力
力の合計Fネット地球上の物体が経験するものには、真下を向き、地球の重力場に起因する「通常の」成分が含まれます。これは、加速を生成します。g9.8 m / sの2、この加速を受けているオブジェクトの質量mと組み合わされます。 （ニュートンの第2法則から、Fネット= ma。加速度は速度の変化率であり、これは変位の変化率です。）
垂直方向と水平方向の両方の質量要素を持つ梁などの水平方向のソリッドオブジェクト 長さの変化として現れる、垂直方向の荷重を受けた場合でも、ある程度の水平方向の変形が発生します ΔL。 つまり、ビームは終了します。
ヤング率Y
材料には、ヤング率または弾性率Y、これは各材料に固有です。 値が大きいほど、変形に対する抵抗が高いことを意味します。 その単位は圧力の単位と同じで、1平方メートルあたりのニュートン（N / m）2）、これは単位面積あたりの力でもあります。
実験は、初期長さがLのビームの長さΔLの変化を示しています0 断面積Aにわたって力Fを受けると、次の式で与えられます。
\ Delta L = \ bigg（\ frac {1} {Y} \ bigg）\ bigg（\ frac {F} {A} \ bigg）L_0
応力とひずみ
ストレスこれに関連して、力と面積の比率F / Aがあります。これは、上記の長さ変化の式の右辺に表示されます。 σ（ギリシャ文字のシグマ）で表されることもあります。
ひずみ一方、は、元の長さLに対する長さの変化ΔLの比率、つまりΔL/ Lです。 ε（ギリシャ文字のイプシロン）で表されることもあります。 ひずみは無次元量です。つまり、単位はありません。
これは、応力とひずみが次のように関連していることを意味します
\ frac {Delta L} {L_0} = \ epsilon = \ bigg（\ frac {1} {Y} \ bigg）\ bigg（\ frac {F} {A} \ bigg）= \ frac {\ sigma} {Y }
または応力= Y×ひずみ。
ストレスを含むサンプル計算
1,400 Nの力が、ヤング率70×10の8メートル×0.25メートルのビームに作用します。9 N / m2. ストレスとひずみは何ですか？
まず、1,400Nの力Fが発生している領域Aを計算します。 これは長さLを掛けることによって与えられます0 その幅によるビームの：（8 m）（0.25 m）= 2 m2.
次に、既知の値を上記の式に代入します。
ひずみ：
\ epsilon =（1 /（70 \ times 10 ^ 9））（1400）= 1 \ times 10 ^ {-8}
ストレス：
\ sigma = \ frac {F} {A} = Y \ epsilon =（70 \ times 10 ^ 9）（1 \ times 10 ^ {-8}）= 700 \ text {N / m} ^ 2
Iビーム負荷容量計算機
リソースで提供されているもののように、スチールビーム計算機をオンラインで無料で見つけることができます。 これは実際には不確定なビーム計算機であり、任意の線形支持構造に適用できます。 ある意味で、アーキテクト（またはエンジニア）を演じて、さまざまな力の入力やその他の変数、さらにはヒンジを試すことができます。 何よりも、そうすることで、建設作業員に現実の世界で「ストレス」を与えることはできません。