応力については、乙種機械の学識において近年、毎年出題される分野です。2012年からの過去の12年分から出題傾向をまとめました。応力については、下表のように8項目が複数回出題されていますが、用語だけでなく、式での表し方が重要な分野です。式とその関係を覚えれば解答できる問題が多いため、しっかりと覚えて解答しましょう。
| 項目 | 出題数 |
| 円周応力と軸応力の関係 | 9 |
| 半径応力 | 9 |
| 厚さ方向 | 7 |
| 円周応力 | 4 |
| 軸応力 | 4 |
| 内径との関係 | 4 |
| 円周応力と軸応力 | 3 |
| 肉厚 | 2 |
| その他 | 6 |
ここでは、応力分野における基本的な用語や知識に関する問題を掲載しています。問1～5は過去に複数回出題された内容に関する内容です。問6は過去に出題されたことのない問題ですが、重要と思われる内容に関する問題です。
次の各問について、適切な語句や意味を答えなさい。
問1．円筒胴における円周応力(周方向応力)σθを式で表せ。圧力：p、内径：D、厚さ：t
解答：
問2．円筒胴における軸応力σzを式で表せ。圧力：p、内径：D、厚さ：t
解答：
問3．半径応力σrを式で表せ。圧力：p、内径：D、厚さ：t
解答：σr=0
問4．円周応力σθと軸応力σzの関係を答えよ。
解答：σθ＝2σz
問5．円周応力σθと軸応力σzは厚さ方向にどのように引張応力が分布するか。
解答：一様
問6．円筒形や球形の物体の内側の直径を何というか。
解答：内径
問7．円筒状圧力容器の両端部をふさぐ、半円状・楕円状などの形状をしている板を何というか。
解答：鏡板
問8．局所的に円の弧とみなしたときの円の半径を何というか。
解答：曲率半径
問9．密封された円筒容器に内圧が加わったときの円筒容器に生じる応力を何というか。
解答：フープ応力
内径D、肉厚tの両端閉じ薄肉円筒胴に内圧p(ゲージ圧力)が作用した時、円周応力σθ、軸応力σzおよび半径応力σrとした場合、次の各問いに対して正しいかどうか答えなさい。また、誤っている場合、誤りの部分を正しく直しなさい。
問1．σθは、円周の接線方向に作用し、σθ=pD/2tである。
解答：正しい
解説：厚さ方向に一様に分布します。
重要：円周応力に関する問題は過去に4回出題されてます。
問2．σrは、厚さ方向に一様に分布し、σθの1/2である。
解答：誤り σr → σz
解説：σz=pD/4t、σθ=pD/2tです。
重要：円周応力と軸応力の関係に関する問題は過去に9回出題されてます。
問3．σrは、σθより小さい。
解答：正しい
解説：σr=0
問4．D=200mm、t=5mm、p=1MPaのとき、σθ=5MPaとなる。
解答：誤り 5MPa → 20MPa
解説：
重要：軸応力に関する問題は過去に4回出題されてます。
問5．σθとσzは引張応力で、σθ厚さ方向に一様に分布すると考えられるがσzは厚さ方向には一様に分布しない。
解答：誤り σzは厚さ方向には一様に分布しない。 → σzも厚さ方向には一様に分布する。
解説：σzは軸応力なので厚さ方向には一様に分布します。
問6．σr≒0と考えられる。
解答：正しい
解説： σrは、σθおよびσzに比べて大きさが非常に小さいです。
重要：厚さ方向に関する問題は過去に7回出題されてます。
問7．円筒胴における軸応力は円周応力の2倍である。
解答：誤り 軸応力は円周応力 → 円周応力は軸応力 or 2倍 → 1/2
解説：σz=pD/4t、σθ=pD/2tです。
重要：半径応力に関する問題は過去に9回出題されてます。
問8．円筒胴における軸応力は円周応力の2倍である。
解答：誤り 軸応力は円周応力 → 円周応力は軸応力 or 2倍 → 1/2
解説：σz=pD/4t、σθ=pD/2tです。
重要：円周応力と軸応力に関する問題は過去に3回出題されてます。