技術資料

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構造解析用語
せん断補正係数 (shear correction factor)
平板やシェル形状の薄肉構造物が曲げ荷重を受けた場合、構造物の断面にはせん断歪み(shear strain)とせん断応力(shear stress)が発生します。そして、これらの厚さ方向に構造物の中立軸(neutral axis)で最大値を、上下面で0になる楕円形の分布を示します。

これらの構造物を3次元有限要素(finite element)を利用し解析する場合には、楕円形の分布のせん断歪みとせん断応力を求めることができるが、平板要素(plate element)やシェル要素(shell element)を利用する場合にはできません。なぜなら、これらの要素は、構造物の中立面(neutral plane)に適用される2次元要素として、ミンドリンーライスナ理論(Mindlin-Reissner theory)に基づいているためです。

この理論は、構造物の3次元挙動を中立面の変形(deformation)を基礎とし表現しています。従って、3次元構造物を中立面に限り2次元的にかてい仮定しています。このような過程で構造物変形の厚さ方向への変化を直線形態に仮定し、その結果から厚さ方向へのせん断歪みとせん断応力は厚さ方向に一定の大きさになります。
従って、楕円形分布とは異なる分布形態による必然的な違いを補正するための係数が必要です。この補正係数をせん断補正係数と呼び、一般的には5/6の値を採用しています。この値は、楕円形分布と直線分布で表現される二つのせん断応力の全体合計が同じである条件式から誘導されました。

 
 
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