技術資料

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構造解析用語
超弾性材料 (hyperelastic material)
物体に外部から力を加え変形させたとき、外力がした仕事の量は物体の変形経路とは無関係で最終変形状態のみ依存する場合があります。即ち、物体に力を加えて初期状態からの一連の変形状態を経て再び初期状態に戻るようにすれば、外部の力がした仕事の量はないことを意味します。

このように外力による仕事が経路と無関係となればポテンシャル関数(potential function)が存在することになります。このポテンシャル関数の変化率が荷重に対応します。そして、このようなポテンシャル関数が存在する物体の変形を可逆的(reversible)と呼びポテンシャル関数の変化率で表現される力を保存力(conservative force)で定義します。

弾性材料(elastic material)の場合ポテンシャル関数は、物体の変形に応じ内部に蓄積される単位体積当たりの歪みエネルギーと呼ばれる歪みエネルギー密度(strain energy density)です。そして弾性材料の中で応力(stress)を歪みエネルギー密度から誘導することができる材料を超弾性材料に分類します。

超弾性材料の最も代表的な例としてはゴムです。外部から力を受けると、内部に発生する抵抗力である応力は、ゴムの変形に応じ内部に蓄積されている歪みエネルギー密度を利用して計算することができます。即ち、歪みエネルギー密度の歪み(strain)の相対的な変化率が応力に対応します。
 
 
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