技術資料

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構造解析用語
構造減衰 (structural damping)
構造減衰は、物体の振動を抑制させる性質である減衰(damping)のタイプで構造物の材料特性に起因します。例えば、金属板にゴムのような材質をコーティングすると、金属板の振動は急激に抑制されます。この場合、金属板の振動が抑制される理由は、金属板が上下に振動する運動エネルギーがゴム層のせん断歪み(shear strain)によるヒステリシス損失(hysteresis loss)にでほとんど消費されるからです。

ヒステリシス損失とは、歪み(strain)によって引き起こされる応力(stress)が歪みに比べて時間的にある程度の遅延によって発生するエネルギー損失で、構造物だけでなく電磁器問題をはじめ多くの自然界挙動に伴う特殊な現象です。例えば、自動車のタイヤは走行時の変形に伴うヒステリシス損失によって自動車の運動エネルギーの一部を消費させ燃費を低下させます。一方、地震や振動による構造物の構造安定性低下や騒音を防止するための防塵や防音材はこれらの構造減衰を有効に活用した例に該当します。

これらの構造減衰を数値解析に反映する方法には大きく2つの方法が使用されています。一つ目の方法は、実験的に求めた損失係数(loss factor)とせん断弾性係数(shear modulus)の積を複素数にして複素せん断弾性係数を導入することです。二つ目の方法は、損失係数を弾性係数(elastic modulus)積の値を複素数にして複素弾性係数を導入する方法です。一般的には前者の手法が主に使用されています。

 
 
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