今回は『ひずみ』についてサクッと解説したいと思います。
ひずみって何？求め方は？どうやって計算したらいいの？っていう人は、ぜひ読んでみてください。すぐ読み終わります。
より詳しく『ひずみ』について知りたい人は下の記事をぜひ読んでみてください。
ひずみとは？定義・記号・単位から求め方や応力との関係まで全てがめちゃくちゃ分かる解説【材力 Vol. 2-2】
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「公式は覚えてるのに問題を見たら手が止まる…」
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ひずみとは？
ひずみとは、材料の変形量の大きさを表す指標ですが、絶対量ではなく変化の割合を表していることに注意しましょう。
ひずみには『垂直ひずみ』と『せん断ひずみ』の２種類があります。『垂直ひずみ』とは伸びたり縮んだりするような変形のことで、『せん断ひずみ』は四角い形状のものが角度が歪んで形状が変わるような変形のことです。
垂直ひずみは引張応力や圧縮応力などの垂直応力に起因するもので、引張・圧縮負荷のほか曲げの場合にも主役になります。
一方、せん断ひずみはせん断応力に起因するもので、ねじり負荷の場合などに現れます。
ひずみの求め方
ひずみは上で説明した通り、伸びたり縮んだりする変形の割合、つまり『元の長さに対してどれだけ伸びたか』を表します。なので、（長さの変形量）を（元の長さ）で割ることで垂直ひずみを求めることができます。
たとえば、100mmの長さの棒が変形して110mmになったとしたら、（伸び）の10mmを（元の長さ）100mmで割って、ひずみは0.1（もしくは10%）ということになります。
これは【定義】に基づいたものなので、変形が大きいとき（塑性変形を含む場合）も小さいとき（弾性範囲の場合）もどちらも成り立ちます。なので、変形前後の寸法が判明している場合はいつでも使えます。
上で説明した通り、（ひずみ）＝（変形量）÷（元の長さ）の式はひずみの定義に基づいたものなので“常に”成り立ちます。
一方で、ひずみには加えた応力との間にも一定の関係性があります。それがご存知『フックの法則』な訳です。これを使えば加えた応力を元にひずみを求めることができます。
例えば下のようなケースで、フックの法則を使ってひずみを計算できます。
この例のように、材質によって決まる弾性係数（ヤング率）が与えられ、かけた応力に基づいてひずみを求めるような場合にはフックの法則を使う必要があります。しかし、ここで注意が必要なのは『フックの法則は弾性変形の場合にのみ成り立つ』ということです。
つまり、フックの法則ははさきほどの定義の話と違って使える場面が限られます。
上の例題のように、除荷したら元に戻るような変形が弾性変形であり、このような変形でのみフックの法則が成り立ちます。材料が塑性変形してしまってはもはやフックの法則が成り立たず、これを使ってひずみを計算することはできません。
なので、上の例題のように弾性変形範囲であることが明らかな場合や問題でフックの法則を用いることが指示されている場合以外は、（定義に基づく計算）を優先すべきです。
この辺りのことは以下の記事で詳しく書いていますので、気になる人はぜひ合わせて読んでみてください。
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本ブログに書ききれていない内容も多く含んでおりますので、ぜひ読んでみてください！