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機械工学における「ひずみ」は、材料の変形を理解するために重要な概念です。本記事では、ひずみの基本的な用語解説とその使い方について、初心者にもわかりやすく解説します。

ひずみとは何か

ひずみとは、外力が材料に加わったときに発生する変形の度合いを示す指標です。材料が力を受けると、元の形状から変形してしまいます。この変形の程度を定量的に表すのがひずみです。ひずみは、材料の強度や耐久性を評価する上で非常に重要な要素となります。

ひずみの種類

ひずみには主に二つの種類があります。弾性ひずみと塑性ひずみです。

弾性ひずみは、材料が外力を受けたときに一時的に変形し、力を取り除くと元の形状に戻る現象です。このような変形は、材料の弾性限界内で発生します。弾性ひずみの例としては、ゴムバンドを引っ張ったときに元に戻る性質が挙げられます。

塑性ひずみは、材料が外力を受けた結果、永久的に変形する現象です。力を取り除いても元の形状には戻らず、変形した状態のまま残ります。金属加工などで見られる現象で、例えば金属を叩いて形を変えると、その形が維持されるのがこのひずみの例です。

ひずみを測定するためには、いくつかの方法があります。代表的なものに、ひずみゲージと呼ばれる装置を使用した方法があります。

ひずみゲージは、材料に貼り付けることでその表面の変形を測定する装置です。材料が変形すると、ひずみゲージも変形し、その抵抗値が変わります。この変化を測定することで、ひずみの値を算出することができます。

最近では、画像解析法を用いたひずみ測定も普及しています。高速度カメラや画像処理ソフトウェアを使用して、材料の変形を解析する方法です。この方法は、非接触で測定できるため、材料に直接影響を与えずにひずみを測定することができます。

ひずみは応力と密接に関連しています。応力は材料に加わる力を表し、ひずみはその結果としての変形を示します。これらの関係を理解することで、材料の特性をより深く知ることができます。

弾性ひずみにおいては、フックの法則が成り立ちます。フックの法則とは、応力とひずみが比例関係にあるという法則です。式で表すと、応力（σ）は弾性係数（E）とひずみ（ε）の積で表されます。

ひずみの概念は、さまざまな分野で応用されています。特に、機械設計や材料工学においては、ひずみの理解が不可欠です。

建物や橋などの構造物を設計する際、ひずみの計算は重要です。外力を受けたときにどの程度変形するかを予測し、それに耐える材料を選定することが求められます。

材料工学では、特定の用途に適した材料を選ぶために、ひずみ特性を