技術資料

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構造解析用語
体積弾性係数 (bulk modulus)
物体の体積変化に抵抗しようとする剛性(stiffness)を特別にその物体の体積弾性係数と呼びます。ゴム風船を水の中に入れ目で観察すると体積が小さくなりますが、金属のような材質で作られた物体を水の中に入れると体積の変化を観察することは難しいです。これはゴム風船を内部に満たされている空気の体積弾性係数が金属の体積弾性係数よりも低いためです。

力学的に物体の体積弾性係数は、その物体に作用する静水圧(hydrodynamic pressure)をその物体の体積変化で割った相手比で定義されます。従って、体積弾性係数は、[荷重]/[面積]の単位(unit)を持ちます。もし物体が体積変化が全くない非圧縮性(incompressible)物体とするならば、この物体の体積弾性係数は無限大です。代表的な非圧縮性物質でゴムを挙げられます。

これらの非圧縮性物質の挙動を有限要素法(finite element method)で解析する場合、ロック現象(locking phenomenon)と呼ばれる数値解析の特殊性によって解析の精度を確保することは非常に難しいです。これを解決するため、いくつかの特殊な数値手法(numerical technique)が導入されているが、最も代表的な手法としてペナルティ法(penalty method)、ラグランジュ乗数法(Lagrange multiplier method)、そしてu-p混合技法(u-p mixed method)などがあります。

 
 
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