【3分で解説】横弾性係数とは？単位や求め方、縦弾性係数との関係などをサクッと解説！

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横弾性係数って何？縦弾性係数とは何が違うの？どうやって求めるの？

このようなことをサクッと簡単に解説していきますので、こんな疑問を持っている人はぜひ読んでみてください。

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横弾性係数とは？

横弾性係数とは？記号や単位は？

横弾性係数とは、材質によって決まる変形のしにくさ（剛性）を表す材質パラメータの一つで、せん断変形やねじり変形のしにくさを表します。

横弾性係数が大きい材料ほど、同じ負荷でもせん断変形やねじり変形が小さくなり、変形しにくくなります。

横弾性係数を表す記号はGで、単位は一般的に【GPa・ギガパスカル】を使います。

横弾性係数が変わると

この通り、横弾性係数Gはせん断変形における変形のしにくさを表します。

弾性変形の範囲内ではせん断応力τとせん断ひずみγには比例関係があり、この比例定数が横弾性係数Gです。なので、下図のように、せん断変形版の『フックの法則』の式が得られます。

せん断変形のフックの法則縦弾性係数との違い

似たようなもので縦弾性係数Eというものがありますよね。これは別名ヤング率と呼ばれるものです。

一体、横弾性係数と縦弾性係数は何が違うのか？

簡単に言うと、この２つは表現する変形の種類が異なります。

横弾性係数は上記の通り、せん断変形の変形のしにくさに関するものですが、縦弾性係数Eは引張圧縮変形の変形のしにくさを表しており、弾性変形の範囲において引張応力σと垂直ひずみεの関係をつなぐ役割を果たしており、これを『フックの法則』と呼んでいました。

横弾性係数と縦弾性係数が表すものの違い横弾性係数の計算の方法

横弾性係数Gは、もちろん実験によって求めることもできますが、ヤング率Eとポアソン比νを使って計算することもできます。

この３つ（横弾性係数G、ヤング率E、ポアソン比ν）はすべて材質で決まるパラメータなので、お互いに一定の関係性を持ちます。

すなわち、この３つの関係は G=E/2(1+ν) という式で表せます。

式を見て分かる通り、横弾性係数Gはヤング率Eの半分以下になります。

例えば鉄鋼材料（炭素鋼）の場合、およそヤング率E=206 GPa、ポアソン比ν=0.3なので、横弾性係数G=79 GPaとなります。

横弾性係数の求め方