熱応力と引張り応力：同一変形での応力の違い

応力とは内部の抵抗力です。

熱によって自由熱膨張する条件で解析していますので、応力は発生しません。例えばもう一つのｘｙ面を拘束してみてください。膨張したいのに膨張できないので内部に抵抗力、つまり応力が発生します。あとは、温度差だったり、線膨張係数の違いなどで「のびたいのに伸びない」「縮みたいのに縮めない」とういう状況で応力が発生します。

外部から引っ張った場合、もちろん、それに抵抗する力、応力は発生します。現象としてつりあってなければいけませんから。

この場合、ひずみの種類が違います。
例題での熱荷重によるひずみは熱ひずみが発生します。
　　熱ひずみ＝温度×線膨張率の等方ひずみ
この熱ひずみが外部あるいは内部的な拘束によって自由に
膨張できない場合に、弾性ひずみが発生させ応力が
発生します。（例題は自由膨張なので応力は発生しない）
熱ひずみと同等量の強制変位は弾性ひずみが発生しますので、
フックの法則により応力が発生します。

それは、理論の矛盾でなく、応力０になる時の体積が温度により異なるからではないですか？
鋼材の場合、線膨張係数によって表されるように、温度により、体積が変化します。今回の事例に近づけて考えると、
１．全面拘束されて、内部応力０の正六面体を考える（線膨張係数＞０）
２．この物体を加熱すると、圧縮の内部応力が発生する。（形状は全面拘束により変化しない）

この時点で、形状が同じで、応力が違った状態が出来上がります。（熱による膨張の影響）
理解できたでしょうか？