弾性エネルギー|弾性体に蓄えられているエネルギー

弾性エネルギー(ひずみエネルギー)

弾性エネルギーとは、外部からの仕事により、弾性体内部に蓄えられたエネルギーである。材料外力を加えて変形させると材料の内部にエネルギーとして蓄えられるが、外力を取り除くと、元の状態に戻る。

荷重―伸び線図

荷重―伸び線図は下記の通りで示される。荷重Pが大きくなればなるほど、伸びλも大きくなるため、下図のように比例で表される。

仕事

仕事は『力』×『力を加えた方向への移動距離』なので、P×λとなるため、面積に相当する。したがって変位0からλだけ伸びて、そのときの荷重の値が変位に対応してPになるとき、弾性エネルギーは、三角形OABの面積となり、次式で表される。

仕事の単位

外力がした仕事は、弾性体に与えられるエネルギーと等しいので、単位はJ(ジュールである。

弾性エネルギー

弾性エネルギーを式で表すと次式のようになる。