【簡単解説】塑性変形と永久変形の違いをわかりやすく理解しよう！

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塑性変形とは何か？

素材や物体に力を加えたとき、その物体は形が変わります。この最初の段階で、力を取り去った後も形が変わったまま元に戻らない変形のことを「塑性変形」といいます。例えば、粘土を手で押して形を変えた場合、その変形は塑性変形です。

この「塑性変形」は材料の性質上、どこまで力を加えるかによって変わります。小さな力では物体は元の形に戻りますが、一定の限界を超えると形が戻らなくなります。この限界を「弾性限度」と呼びます。

つまり、塑性変形とは弾性限度を超えた力が加わり、元の形に戻らない変形のことです。物体が塑性的に変形すると、内部の分子や結晶の配列がずれ、新しい形を保とうとします。

永久変形とは何か？

一方で永久変形とは、力を取り去った後に残る変形のことを指します。実は、永久変形と塑性変形は非常に似ていて、多くの場合ほぼ同じ意味で使われます。永久変形は塑性変形した結果、戻らない形の変化のことです。

例えば、鉄の棒に大きな力を加えて曲げた後、力を外しても曲がったままであれば、それが永久変形です。力を加えた瞬間の変形を塑性変形と呼び、その結果残った形の変化を永久変形と呼ぶイメージがわかりやすいでしょう。

つまり、永久変形は塑性変形の結果として起こる形の変化であり、セットで理解されることが多い言葉です。

塑性変形と永久変形の違いを表で比較

項目	塑性変形	永久変形
意味	材料に力を加えて変形し、弾性限度を超えた状態	力を取り去った後も残る変形
発生のタイミング	力を加えている間	力を外した後
元に戻るか	戻らない	戻らない
使用例	理論的な変形の状態	実際に残った物体の形

まとめ：違いを正しく理解しよう！

まとめると、塑性変形は材料に力がかかっている最中の変形状態、永久変形はその力を除いた後に残る変化です。この二つは密接に関係しており、しばしば混同されますが、力がかかっているかどうかが主な違いといえます。

わかりやすく言うと、塑性変形は「曲げている状態」、永久変形は「曲がったままの状態」とイメージしてみてください。

この知識は、材料科学や機械設計、建築などの分野でとても重要になります。日常生活での金属の曲がりやプラスチックの変形についても理解が深まります。是非参考にしてください！

ピックアップ解説

今回は「永久変形」についてちょっと深掘りしましょう。永久変形は「力を取り去ったあとも残る形の変化」としてよく説明されますが、実はこの変形、材料の種類によって全く性質が違うんです。たとえば金属はある程度変形しても内部の結晶構造がずれたりして形が変わりますが、プラスチックのような柔らかい材料は熱や時間の経過で少しずつ戻ることもあります。これを「クリープ」と呼び、長期間の荷重でゆっくりと元に戻る動きをします。なので、「永久」といっても実は完全に戻らないわけではないこともあるんですよ。材料って本当に面白いですね！

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