強度
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強度（きょうど）は、材料の機械的性質などを示す概念、あるいは材料に応力が加えられたときの変形挙動を表す指標。機械的強度（きかいてききょうど）とも呼ばれる。一般には引張強さのことを指す。
古くから経験的に把握されていた材料における強度の概念について最初に定量化を試みたのはレオナルド・ダ・ヴィンチであるが、彼の個人的なノートでの記述に限られていた。一般に公開された書物としては1638年に出版されたガリレオ・ガリレイの『新科学対話』における記述が最初である。18世紀に入ると引張試験や曲げ試験など様々な強度試験の方法が確立し、材料力学の考え方とともに建築分野や機械設計分野の基礎を支えている。
強度を表す指標は様々であり、材料の変形挙動の種類によって以下のように用語を使い分ける。
- 弾性率
- ひずみが小さい時、ひずみと応力は比例し、応力が取り除かれればひずみもなくなる。この現象は弾性と呼ばれ、ひずみと応力との比例係数は弾性率と呼ばれる。弾性率の大きい、すなわち応力に対してひずみの小さい材料は「固い (hard, stiff) 」と表現され、弾性率の小さい材料は「柔らかい (soft) 」と表現される。大きいひずみでも弾性を維持する材料は「高弾性 (elastic) 」と表現される。
- 降伏強さ
- ひずみが大きくなると、ひずみと応力との関係が比例しなくなり、応力を除去してもひずみが残る場合がある。この現象は降伏と呼ばれ、この現象が起き始める応力を降伏強さと呼ぶ。材料の種類によっては降伏現象がみられないものもある。
- 塑性
- 塑性をほとんど示さずに破壊する材料は「もろい (brittle) 」または「脆性材料」と表現され、塑性を経て破壊する材料は「ねばい (ductile) 」または「延性材料」と表現される。
- 引張強さ
- ひずみが大きくなると材料は破断するが、破断する前に材料に表れる最大の引張応力、あるいは材料が耐えうる最大の引張応力を引張強さと呼ぶ。引張強さの大きい材料は「強い (strong) 」、小さい材料は「弱い (weak) 」と表現される。
- 伸び
- 材料が破断する直前における最大の変形量（ひずみ）を伸びと呼び、もとの長さに対する比率として表す。
- 破壊エネルギー
- 破壊するまでに材料に加えられる総エネルギーを破壊エネルギーと呼ぶ。破壊エネルギーの大きい材料は「剛い (tough) 」と表現される。
- 硬度
- 傷の付きにくい材料は「硬い (hard) 」と表現され、標準物質と擦り合わせた傷の有無で判定するモース硬度や、ダイヤモンド針を押し当てた傷の大きさで判定するビッカース硬さなどの指標がある。
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