技術資料

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構造解析用語
荷重ステップ (load step)
物体に加わる荷重は、静的(static)な荷重と動的(dynamic)な荷重に大別することができます。前者は、荷重の大きさと方向が時間に応じ変化しないのに対し、後者は、時間に応じ継続的に変化する特性を持っています。例えば、棚の上に置いた瓶の重さが棚に及ぼす荷重は静的な荷重です。一方、地面を通じて高層ビルに加わる地震荷重は動的な荷重です。

しかし、物体に荷重を0から任意の大きさまで徐々に加える場合を考えてみましょう。このような場合を特に準静的(quasi-static)荷重と呼びます。有限要素解析(finite element analysis)において、これらの準静的荷重を反映する方法には大きく二つに分類することができます。静解析(static analysis)に適用する場合と、動解析(dynamic analysis)に適用する場合です。

動解析に適用する場合には、準静的荷重の変化を時間の関数として表現し入力すると簡単に処理されます。しかし、静解析の場合には、非線形解析(nonlinear analysis)に対応するので、その結果、ニュートンラフソン法(Newton-Raphson method)のような反復計算手法を使用する必要があります。

これらの反復計算のために準静的荷重が加わる時間的区間を有限個に分けて、各時間内荷重の増加を非線形解析を通じて実装します。このとき、時間ステップで細分化された荷重の増加の大きさを荷重ステップと呼びます。荷重ステップの大きさは、非線形解析の精度と解析にかかる時間と直結されます。即ち、荷重ステップを大きくすると、解析時間は早くなりますが、解析結果の精度は低下します。
 
 
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