圧縮永久歪みとは？初心者向け解説で徹底理解共起語・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）

圧縮永久歪みとは何か

圧縮永久歪みとは、材料に対して圧縮荷重を加えた後、荷重を取り除いても元の形に戻らない「永久的な歪み」のことです。言い換えると、材料が押されて形が変わり、その形が長い時間経っても保持される現象です。

材料には「弾性歪み」と「塑性歪み」という性質があります。弾性歪みは荷重を取り除くと元に戻ります。一方、塑性歪みは荷重を取り除いても形が変わったまま残ります。圧縮永久歪みはこの塑性歪みの一部で、荷重を完全に取り除いても形が元に戻らない状態を指します。

どうして起こるのか

原子や分子が並ぶ結晶格子の中で力が働くと、原子の位置がずれて新しい安定な配置へと動きます。このとき力を強くかけすぎると、元の配置に戻る力よりもずれを固定する力の方が勝ち、荷重を取り除いてもそのずれが残ります。これが圧縮永久歪みの基本的な仕組みです。

降伏点と残留歪み

多くの材料には降伏点と呼ばれる、変形が急に大きくなる境界があります。降伏点を超えると材料は塑性変形を起こし、残留歪みが残りやすくなります。逆に降伏点以下の荷重では、歪みは元に戻りやすい「弾性領域」にとどまることが多いです。

身近なたとえ

粘土を手で押して形を作ると、その形はしばらくの間残ります。手を離すと粘土が元の形に戻る場合は弾性変形、戻らず形が残る場合は永久歪みが生じていると考えられます。

材料別のポイント

金属は結晶格子中の欠陥が変形を受けやすく、加工時に小さな永久歪みが生じやすいです。一方セラミックスは脆性が高く、過剰な圧力で永久歪みが生じることが多いです。ポリマー（樹脂）は温度や荷重速度に敏感で、低温では弾性が大きくても高温では永久歪みが進みやすいことがあります。

測定と実務での対策

材料の圧縮歪みを評価するには、応力-歪み曲線を描いて降伏点を確認します。荷重を徐々に増やし、取り除くときの歪みがどれくらい残るかを調べます。建築部材や機械部品では、永久歪みを最小限に抑える工夫が必要です。具体的には、荷重を分散させる設計、適切な熱処理や焼戻し、材料の選択、加工条件の最適化などがあります。

表：弾性歪みと永久歪みの違い

<th>項目

弾性歪み	永久歪み（圧縮永久歪み）
定義	荷重を取り除くと元に戻る歪み	荷重を取り除いても形が戻らない歪み
原因	分子の戻ろうとする力が支配	塑性変形による原子の再配置が固定される
測定領域	弾性領域	降伏点以降の領域
日常の例	ゴムなど伸びて戻る材料	長時間変形が残る金属部品の加工部

まとめ

圧縮永久歪みは、力をかけて形を変えた後、元に戻らない「永久的な変形」です。材料の特性や加工条件によって起こりやすさが変わり、設計や製造の現場では永久歪みを抑える工夫が重要になります。中学生にも理解できるように要点を押さえると、圧縮という力に対して「元に戻る力」と「元に戻らない力」が競い合い、残留歪みが残るかどうかが決まります。

圧縮永久歪みの同意語

永久変形: 材料が荷重を受けた後、元の形状に戻らず新しい形状のまま残る変形のこと。特に圧縮を含む荷重条件で起こり、荷重を除去しても元に戻らない場合を指します。
永久歪み: は永久変形と同義の語。荷重を取り除いても歪みが残る現象を指します。
残留歪み: 荷重を除去した後にも材料に残っている歪みのこと。圧縮・引張などの荷重経過後に現れます。
残留ひずみ: 残留歪みと同義で、材料が受けたひずみ成分が荷重除去後も残っている状態の表現です。
残留変形: 荷重を取り除いても形状が回復せず、残っている変形のこと。
塑性変形: 材料が弾性限界を超えて永久に形を変える現象。圧縮永久歪みはこの塑性変形の結果として生じます。
圧縮後の永久変形: 圧縮荷重を除去しても残る、永久的な変形の表現。圧縮永久歪みの具体的な言い換えとして使われます。
圧縮後の残留ひずみ: 圧縮後に残るひずみのこと。圧縮永久歪みの具体的な表現として使われます。