力学の教科書で似たような用語が連続して登場し、混乱しやすいポイントを明確に区別しておきましょう。
断面係数との違い
断面二次モーメント($I$)が部材の「たわみ(変形)」を計算するための指標であるのに対し、断面係数($Z$)は部材表面に生じる「最大曲げ応力(強度破壊)」を計算するための指標です。関係式は $Z = I / y_{max}$(中立軸から最外縁までの距離で割ったもの)となります。変形量を抑えたいときは $I$ を、部材が壊れないか安全性を確かめるときは $Z$ を確認します。
断面一次モーメント($S$)
距離の1乗を掛けた総和($\int y dA$)であり、単位は $\mathrm{mm^3}$ です。主に図心(重心位置)の特定や、部材内部に生じる「せん断応力度」を算出する際に使用されます。
断面二次半径($i$ または $r$)
細長い柱が圧縮力を受けて途中で折れ曲がる「座屈(ざくつ)」の検討に使われます。定義式は $i = \sqrt{I / A}$ であり、断面の広がり度合いを表す長さ($\mathrm{mm}$)の指標です。
断面二次極モーメント($I_p$ または $J$)
部材を「ねじる」力に対する抵抗力を表す指標です。直交する2軸の断面二次モーメントの和($I_p = I_x + I_y$)として導かれ、駆動シャフトや丸軸のねじり剛性設計で活躍します。