技術資料

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構造解析用語
梁要素 (beam element))

(beam)は、長さが相対的に長い長方形の断面構造の数学的なモデルを意味する抽象構造(abstract structure)です。梁や柱(column)は、幾何学的な側面から断面に比べて長さが相対的に長い細長い部材です。しかし、外部から加わる荷重が軸方向である場合が柱、そうではない場合を梁と区分しています。梁と同じ部材の挙動を模写するための数学的表現または理論、そして、理論に基づいて作られた有限要素(finite element)は、いくつかの類型があります。

まず、次元(dimension)により、1次元、2次元、3次元の梁要素に分けられます。要素の形状は、一般的に直線ですが、梁要素の各節点(node)が持つ自由度(degree of freedom)はそれぞれ異なります。3次元梁要素は、一節点から三直交方向への並進自由度を持ちます。2次元梁要素は、一節点で梁の軸方向と荷重の作用方向への並進自由度のみで定義されています。一方、1次元梁要素の場合は、荷重方向への横せん断歪み(transverse shear strain)を反映状況に基づいて区別されます。それを無視すれば、最も単純なオイラー梁(Euler beam)要素となり、この場合には、一節点で梁のたわみのみ自由度として定義されます。

横せん断歪みを含む場合が、チモシェンコ梁(Timoshenko beam)要素として、一節点で梁のたわみと傾きを自由度として持ちます。梁要素は、要素と要素の間で部材の傾きが連続的でない棒要素(rod element)とは明確に区分されます。

 
 
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