技術資料

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構造解析用語
材料座標系 (material coordinate system)

単一物質で構成された材料は、材料内の位置や方向に関係なく材料の性質、即ち、材料特性(material property)が一定です。前者のような材料の特性を均質性(homogeneity)と呼んで、後者のような材料の特性を等方性(isotropy)と呼びます。

このように材料の性質が位置や方向に依存しない場合には、基準となる座標軸をどのように設定しても材料特性の入力には影響を与えません。しかし、材料の性質が位置や方向に応じ変化する場合は、材料特性の入力は座標軸の設定に絶対的に影響を受けます。

例えば、円筒状の複合材において、炭素繊維(carbon fiber)が円筒軸と一定の傾斜角を成して巻か場合は、複合材の物性値は巻き方向を一つの軸とする座標軸に基付き入力する必要があります。なぜなら、これらの複合材の材料特性は巻き方向そしてこの方向と垂直な二軸方向に定義されるためです。

このように、特定の方向に材料の物性値が定義される場合は、材料特性の入力のため、別の座標軸を設定する必要があり、この座標軸を材料座標系と呼びます。ほとんどの商用有限要素解析プログラムには、このような位置や方向に依存する材料特性を入力するための材料座標系を解析者が別途に指定できるようにその機能を提供しています。

 
 
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