柱・脚・ボルトで締めた板・プレスで押す部品のように、ものづくりでは「押される」部品がたくさんあります。圧縮応力（あっしゅくおうりょく）とは、部品を押しつぶす向きにはたらく力を、その力を受ける断面積で割った値です。引っ張る向きの「引張応力」と合わせて「垂直応力」と呼びます。このページでは、圧縮応力の計算のしかた、引張応力との違い、圧縮で壊れるときの形、細長い部材の座屈、そして圧縮の応力をわざと残して割れにくくする技術までを、図と計算例で説明します。
圧縮応力とは：ひとことで言うと
ひとことで言うと
部品を押しつぶす向きの力 F を、力を受ける断面積 A で割った値が圧縮応力（σ ＝ F ÷ A）。
引っ張る向きなら引張応力。どちらも面に垂直にはたらくので、まとめて垂直応力という。計算では、ふつう引張りを＋、圧縮を−で書く。
出典：Wikipedia「応力」、Wikipedia（英語版）「Compressive stress」をもとに AI（Claude）で作成
Wikipedia の「応力」は、面に垂直な応力（垂直応力）のうち、面を引っ張る向きにはたらくものを引張応力、面を押し込む向きにはたらくものを圧縮応力と呼ぶと説明しています。応力は「単位面積あたりの力」で、単位は SI では Pa（N/m²）です。
英語版 Wikipedia「Compressive stress」によると、圧縮応力は内向きに押す力によって材料が縮むときに生じ、1方向に押す場合は「力 ÷ 断面積」で求めます。符号は、ふつう圧縮を負（−）で書きます（地盤の分野では圧縮を正で書く習慣があります）。日本語版の「応力」も、引張応力を正とするのが一般的だとしています。
身近な例では、建物の重さを受ける壁や基礎、立っている人の脚の骨に圧縮応力がはたらきます（英語版 Wikipedia）。機械では、柱や支柱、プレスの型、ボルトで締め付けられた板（締め付けられる側）、軸受の玉と輪の接触部などが、圧縮を受ける代表です（機械の例は編集部の補足）。
出典：応力｜Wikipedia、Compressive stress｜Wikipedia（英語版）
圧縮応力の計算式と単位：計算例
圧縮応力 σ ＝ F ÷ A （F：押す力〔N〕、A：断面積〔mm²〕）
力を N（ニュートン）、断面積を mm² で入れると、答えは N/mm² になります。1 N/mm² ＝ 1 MPa（メガパスカル）なので、機械設計ではこの組み合わせがよく使われます（1 Pa ＝ 1 N/m² からの換算）。
出典：この記事の内容をもとに AI（Claude）で作成
計算例：直径 20 mm・長さ 100 mm の鋼の丸棒を 10 kN で押す
| 順番 | 計算 | 結果 |
|---|---|---|
| ① 断面積 A | π × 20² ÷ 4 | 約 314 mm² |
| ② 圧縮応力 σ | 10,000 N ÷ 314 mm² | 約 31.8 MPa |
| ③ ひずみ ε | σ ÷ E ＝ 31.8 ÷ 206,000（鋼の縦弾性係数を 206 GPa とした） | 約 0.00015 |
| ④ 縮む量 | 100 mm × 0.00015 | 約 0.015 mm |
弾性の範囲（力を抜くと元に戻る範囲）では、応力とひずみは比例します（フックの法則。比例の係数がヤング率 E）。鋼は硬いので、31.8 MPa の圧縮でも 100 mm が 0.015 mm 縮むだけです。押されると長さは縮み、太さは少しだけ太くなります（その割合がポアソン比）。計算は編集部です。
なお、押す面が小さい「点や線の接触」（軸受の玉、歯車の歯、ねじの座面）では、断面積で割った平均の値より、接触したところの応力がずっと大きくなります。この場合は「面圧」や「ヘルツの接触応力」として別に確かめます（編集部の補足）。
出典：応力｜Wikipedia
曲げでも圧縮応力が生じる：はりの上側と下側
出典：この記事の内容をもとに AI（Claude）で作成
まっすぐ押すときだけでなく、部品を曲げると、曲がりの内側に圧縮応力、外側に引張応力が生じます。両端を支えたはりの中央を押すと、上側が縮んで圧縮、下側が伸びて引張りになり、その間に応力が0の「中立軸」があります。
上下の面の応力の大きさは、曲げモーメント M を断面係数 Z で割った値（σ ＝ M ÷ Z）で求めます。上下対称の断面なら、上の圧縮と下の引張りは同じ大きさです。ただし、材料によって圧縮と引張りの強さが違うため、どちらの側から壊れるかは材料で変わります（次の節）。以上は材料力学の基本で、編集部の補足です。断面の形の効き方は、基礎知識「断面二次モーメント」で説明しています。
引張応力との違い：圧縮に強い材料・弱い材料
英語版 Wikipedia「Compressive strength」は、圧縮強さを「大きさを小さくしようとする荷重に耐える力」、引張強さを「引き離そうとする荷重に耐える力」と対比しています。そして、コンクリートやセラミックスは、圧縮強さが引張強さよりずっと大きいこと、逆にガラス繊維とエポキシの複合材のように引張りのほうが強い材料もあることを挙げています。
| 材料 | 圧縮強さの目安（MPa） |
|---|---|
| 鋼 | 250〜1,500 |
| 磁器 | 20〜1,000 |
| コンクリート | 17〜70 |
| 氷（−5〜−20 °C） | 5〜25 |
| 発泡スチロール | 約 1 |
値は英語版 Wikipedia「Compressive strength」の表から抜き出しました。材料の種類・試験の条件で大きく変わるので、設計にはメーカーの値や規格の値を使ってください。
日本語版 Wikipedia「コンクリート」も、コンクリートは圧縮には耐えられるが引張りには弱いため、鉄筋を入れて引張りを鉄筋に受け持たせる（鉄筋コンクリート）と説明しています。セラミックス・鋳鉄・コンクリートのような「もろい材料」は、圧縮を受ける所に使い、引張りがかかる所を避けるのが設計の基本です（編集部の補足）。
圧縮での壊れ方
出典：Wikipedia（英語版）「Compressive strength」をもとに AI（Claude）で作成
同じページによると、もろい材料は横からの押さえ（拘束）の程度によって、縦割れ・斜めのせん断などの壊れ方になり、押さえがなければ縦に割れやすくなります。もろい材料が圧縮で壊れる大きな原因は、内部の小さなき裂（微小なひび）が育つことです。一方、金属のようなねばい材料は、試験では割れずに「たる形」にふくらみます。これは押す板との摩擦で端が横に広がれないためで、見かけの強さが高く出る原因にもなります。
英語版 Wikipedia は、金属は圧縮と引張りの両方で壊れるまで試すのが難しく、圧縮では座屈・押しつぶれ・約45°のせん断と、引張りとは違う壊れ方をするとしています。そのため金属の部品は、圧縮でも降伏（元に戻らない変形が始まる応力）を基準に確かめるのがふつうです（編集部の補足）。
出典：Compressive strength｜Wikipedia（英語版）、コンクリート｜Wikipedia
細長い部材は「座屈」に注意：圧縮だけの落とし穴
出典：Wikipedia（英語版）「Buckling」、Wikipedia（英語版）「Euler’s critical load」をもとに AI（Claude）で作成
圧縮には、引張りにはない落とし穴があります。細長い柱や棒を押すと、材料がつぶれる強さに届く前に、急に横へ曲がってしまう「座屈」が起きます。英語版 Wikipedia「Buckling」は、座屈は、部材の応力が材料の壊れる強さよりずっと低くても起きることがあると説明しています。
座屈荷重 Pcr ＝ π² × E × I ÷（K × L）²
E はヤング率、I は断面二次モーメント（いちばん小さい向きの値）、L は支えのない長さ、K は端の止め方で決まる係数です（有効長さ係数）。英語版 Wikipedia「Buckling」の値は、両端ピン 1.0、一端固定・一端自由 2.0、一端固定・一端ピン 約 0.699、両端固定 0.5 です。K が小さいほど座屈しにくくなります。
この式（オイラーの式）は、まっすぐで均一な長い柱に、中心からずれずに荷重がかかり、応力が弾性の範囲にあることを前提にしています（英語版 Wikipedia「Euler’s critical load」）。ずんぐりした短い柱は座屈する前に降伏し、細長い柱は降伏する前に座屈します。
計算例：直径 20 mm・長さ 1 m の鋼の丸棒（両端ピン）
| 順番 | 計算 | 結果 |
|---|---|---|
| ① 断面二次モーメント I | π × 20⁴ ÷ 64 | 約 7,854 mm⁴ |
| ② 座屈荷重 Pcr | π² × 206,000 × 7,854 ÷（1.0 × 1,000）² | 約 16.0 kN |
| ③ そのときの圧縮応力 | 15,968 N ÷ 314 mm² | 約 50.8 MPa |
| 参考：一端固定・一端自由（K ＝ 2.0） | Pcr は（1.0 ÷ 2.0）² ＝ 1/4 倍 | 約 4.0 kN |
座屈したときの応力は約 50.8 MPa で、上の表の鋼の圧縮強さ（250〜1,500 MPa）よりずっと低い値です。細長い部材では、圧縮応力 σ ＝ F ÷ A だけを確かめても安全とは言えません。座屈荷重に安全率をかけて確かめ、足りなければ長さを短くする・途中で支える・断面二次モーメントの大きいパイプや形鋼にする、といった手を打ちます（計算と対策は編集部）。座屈のしくみは、基礎知識「座屈」でも説明しています。
出典：Buckling｜Wikipedia（英語版）、Euler’s critical load｜Wikipedia（英語版）、Compressive strength｜Wikipedia（英語版）
圧縮の応力を味方にする：残留応力・強化ガラス・プレストレス
出典：Wikipedia（英語版）「Tempered glass」、Wikipedia（英語版）「Shot peening」をもとに AI（Claude）で作成
割れの多くは、表面の小さな傷が引張りで開いて広がることで進みます。そこで、表面にあらかじめ圧縮の応力を残しておくと、外から引張りがかかっても打ち消され、割れが広がりにくくなります。力をかけていなくても部品の中に残っている応力を「残留応力」といいます。
ショットピーニング：ばね・歯車の疲労強度を上げる
英語版 Wikipedia「Shot peening」によると、小さな球（ショット）を表面に打ち当てて塑性変形させると、表面に圧縮の残留応力が、内部に引張りの応力が生じます。表面の圧縮は金属疲労と一部の応力腐食割れへの抵抗を高め、き裂が広がるのを防ぎます。これらのき裂は表面から始まりやすいためです。ばねでは、エンジンの弁ばねにいちばん広く使われています。ほかに歯車・カム・クランク軸・コンロッド・タービンの羽根などにも使われます。
強化ガラス：表面が圧縮、中が引張り
英語版 Wikipedia「Tempered glass」によると、強化（風冷強化）は、ガラスの表面を圧縮、内部を引張りの状態にし、ふつうのガラスの約4倍の強さにします。厚さ 6 mm の板では表面の圧縮が 69 MPa 以上（または縁の圧縮が 67 MPa 以上）を求める規格があり、割れると細かい粒になって大きな鋭い破片になりにくくなります。
プレストレストコンクリート：あらかじめ押しておく
日本語版 Wikipedia「コンクリート」によると、プレストレストコンクリートは、部材を作るときに緊張材（PC 鋼材など）で圧縮しておき、使うときに生じる引張力に抵抗させる技術です。引張りに弱いコンクリートの弱点を、前もって入れた圧縮で補っています。
逆に、溶接や研削のあとに表面に「引張りの残留応力」が残ると、疲労や割れの原因になります。残留応力の測り方や取り除き方は、基礎知識「残留応力」と技術ページ「ショットピーニング・ブラスト」で説明しています（編集部の補足）。
出典：Shot peening｜Wikipedia（英語版）、Tempered glass｜Wikipedia（英語版）、コンクリート｜Wikipedia
圧縮応力が出てくるページ
出典
- 応力｜Wikipedia
- Compressive stress｜Wikipedia（英語版）
- Compressive strength｜Wikipedia（英語版）
- コンクリート｜Wikipedia
- Buckling｜Wikipedia（英語版）
- Euler’s critical load｜Wikipedia（英語版）
- Shot peening｜Wikipedia（英語版）
- Tempered glass｜Wikipedia（英語版）
※図は、出典の説明をもとに編集部がまとめた模式図です。計算例の数値は説明のために選んだもので、特定の部品の値ではありません。
※アイキャッチ画像は、AI（ChatGPT）で生成したイメージです。実在の製品ではありません。
情報の確認日：2026年11月10日
