せん断ひずみ

車を作る際には、様々な力が車体に掛かることを想定して設計する必要があります。車が走行中に路面の凹凸を乗り越えたり、急ブレーキをかけたり、カーブを曲がったりする状況では、車体に様々な種類の力が加わり、変形が生じます。この変形は「ひずみ」と呼ばれ、車体の安全性や耐久性を評価する上で重要な要素となります。ひずみは大きく分けて、引張りひずみ、圧縮ひずみ、せん断ひずみの三つの種類に分類できます。 引張りひずみは、物体を引っ張る力によって生じるひずみです。例えば、車を牽引する際に、牽引ロープが引っ張られることでロープには引張りひずみが生じます。車体においても、急発進時に車体が前方に引っ張られることで、車体の一部に引張りひずみが生じます。この時、車体は元の長さよりも伸びます。 圧縮ひずみは、物体を押しつぶす力によって生じるひずみです。例えば、橋の橋脚は、橋の上を通る車の重さによって上から押しつぶされる力を受けており、圧縮ひずみが生じています。車体においても、人が乗車した際に、タイヤやサスペンション、車体の一部に圧縮ひずみが生じます。この時、車体や部品は元の長さよりも縮みます。 せん断ひずみは、物体の平行な二つの面を互いに滑りずらそうとする力、すなわちせん断力によって生じるひずみです。例えば、ボルトとナットを締結する際に、ボルトにはせん断力が加わり、せん断ひずみが生じます。車体においても、カーブを曲がる際にタイヤが路面から受ける力、あるいは車体に横から力が加わった際にせん断ひずみが生じます。この時、車体の一部は平行方向にずれます。 実際の車の走行状況では、これらのひずみが単独で生じることは稀で、複数のひずみが組み合わさって複雑な変形が生じます。そのため、車体の設計者は、様々な走行状況を想定し、車体に生じるひずみをコンピューターシミュレーションなどを用いて解析することで、安全性と耐久性を確保する設計を行います。