降伏荷重・とは？初心者でも分かる意味と役割をやさしく解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

降伏荷重とは何か

降伏荷重とは、材料に力を加えたとき、材料が元の形に戻らなくなる「境界となる荷重」のことです。材料は力を受けると最初は弾性的に変形します。力を抜くと元の形に戻りますが、降伏荷重を超えると 塑性変形が始まり、元の形に完全には戻りません。この現象は金属だけでなく、プラスチックなどの材料にも起こります。降伏荷重の数値は材料の種類、熱処理、温度、加工状態などで変わります。部品設計ではこの値を知っておくことがとても大切です。

なぜこの値が重要かというと、部品がどのくらいの力まで安全に機能するかの目安になるからです。例えば自動車のボルト、橋の鋼材、機械のシャフトなど、力を受ける部品では降伏荷重を超えないように設計します。もし降伏荷重を超える力を受けると、永久変形が生じて部品が機能を失うことがあります。したがって、降伏荷重を正しく理解することは安全性と耐久性を保つうえで基本中の基本です。

降伏荷重と降伏応力の関係

ここでよく出てくる言葉に 降伏応力 があります。降伏応力は材料の単位面積あたりの限界応力で、通常は MPa（メガパスカル）で表します。部品の断面積と掛け合わせると降伏荷重が出ます。公式は次のとおりです。

降伏荷重(Fy) = 降伏応力(σy) × 断面積(A)。ただし単位は N です。

計算の実例

例として、断面積 A が 78.5 mm^2 の鋼棒で、降伏応力 σy が 500 MPa の場合を考えます。計算は次のとおりです。

Fy = σy × A = 500 N/mm^2 × 78.5 mm^2 = 39,250 N。この値は約 39.3 kN となり、これを超える荷重を連続して受けると塑性変形が進みます。

まとめとポイント

・降伏荷重は材料が塑性変形を始める荷重のこと。弾性域と塑性域の境界を示します。

・降伏荷重を知るには、降伏応力と断面積を掛け合わせて求めます。式は Fy = σy × A です。

・設計では降伏荷重を超えない安全余裕を確保することが大切です。必要に応じて材料の選択・形状・熱処理を変えることで降伏荷重を調整します。

項目	説明
降伏応力 σy	材料が塑性変形を始めるときの応力の目安
断面積 A	部品の断面の大きさ。mm^2 で表すことが多い
降伏荷重 Fy	Fy = σy × A の結果。荷重の目安になる