技術資料

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構造解析用語
幾何学的硬化 (geometric stiffening)
材料の強さを示す剛性(stiffness)は、熱処理を利用することで増加あるいは減少させることができることはすでによく知られています。しかし、熱処理ではなく材料の変形(deformation)によっても剛性が変化することがありますが、代表的に加工硬化(working hardening)と呼ばれる歪み硬化(strain hardening)があります。このような現象は、塑性変形(plastic deformation)が増加するほど材料が硬化されることにより、歪みの大きさに加え降状応力(yield stress)が増加することが最も顕著な特徴です。

これとは異なり、端部が拘束されているビーム、アーチ、フラットそしてシェル構造物は曲げによる変形量が荷重に比例して増加するのではなく、荷重の増加に対して変形量の増加が鈍化する非線形性(nonlinearity)を表します。このような現象は、曲げによる薄肉構造物(thin-walled structure)の中立面(neutral plane)に発生する引張応力の増加が材料の剛性を増加させたためです。このような現象を、特に幾何学的硬化と区分します。同じ材質、形状および大きさであるビームにおいて、両端が固定された場合のたわみ量がカンチレバー支持と比べ大幅に小さくなります。しかし、有限要素解析において大変形を反映した非線形解析ではなく、直線解析では大変形による明確な幾何学的硬化を実装することができません。


 
 
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