技術資料

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構造解析用語
バネ要素 (spring element)

有限要素解析で最も多く使用される特殊な要素の一つとしてバネ要素があります。ほとんどの市販の有限要素解析プログラムで提供されるバネ要素は、メッシュ(mesh)内の二節点(node)を接続する単純な1次元の線要素(line element)です。バネ要素は、一般的にバネを表現するために使用されるが、組立体のモデリングや接触を実現するためにも多様に活用されます。バネ要素は、軸方向の他にねじれ方向にも荷重を支えることができます。

バネは、適切な弾性係数と断面積を持つ梁要素(beam element)を使用し表現することもありますが、ほとんどの市販のプログラムでは、単純にばね定数を入力すると、設定が可能なバネ要素を提供しています。節点と節点を接続する基本的な節点接続バネ(node-to-node spring)の要素と一緒に、一節点のすべての自由度が自動的に拘束された地盤バネ(grounded spring)要素を提供するプログラムもあります。

もう一つのタイプは自由度バネ(degrees of freedom spring)で、特定の方向または特定の自由度のみでバネ剛性を有するという点で、一般的なバネ要素とは違います。一般バネ要素はバネ荷重がバネの両端間距離の変化で発生するが、自由度バネは指定した自由度の並進や回転に限定されます。ある商用プログラムでは、プリロード(preload)バネや非線形バネを提供しています。機械や組立体のモデリングが有限要素解析の主目的である場合、前述したすべてのタイプのバネ要素が非常に便利です。




 
 
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