技術資料

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構造解析用語
粘弾性 (viscoelasticity)

粘弾性とは、粘性(viscosity)がある弾性物体を意味するもので、コンクリートやゴムが代表的な材料です。これらの物体は、外力を受けると歪み(strain)に比例し応力(stress)が増加します。外力を除去する時点からは歪みが一定に維持されるが、応力が徐々に減少する特性を示します。

これらの特性を、特に応力緩和(stress relaxation)と呼び指数関数(exponential function)形態の減少グラフを示します。荷重を削除すると応力が除去され歪みがある程度減少するスプリングバック(spring back)現象がとは明確に区別されます。粘弾性材料に対する力学的モデルは、スプリングに減衰器(dashpot)を直列に接続したもので表されます。

降状応力(yield stress)を超える荷重状態での粘性効果を粘弾塑性(visco-elastoplasticity)と呼び、力学的分析が非常に困難であることが知られています。その結果、粘弾性解析のほとんどが汎用有限要素解析プログラム(general-purpose FEM program)にで支援していますが、粘弾塑性解析は一部の専用有限要素解析プログラム(special-purpose FEM program)のみ提供されているのが実情です。

粘弾性材料の時間による応力緩和挙動は、時間のプロニー級数関数(Prony series function)で表され、この関数に含まれているプロニー定数(Prony constants)は、材料試験片を用いた実験データを最小二乗法(least square method)などのカーブフィッティング(curve fitting)を通じて決定されます。従って、粘弾性解析は荷重が加わる間に弾性解析を実行し、荷重が加わる最後時点での応力値を求めこの応力値にプロニー級数を適用する方法で行われます。

 
 
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