技術資料

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構造解析用語
平面歪み状態 (plane strain state)

物体が外部から力を受け変形すると、変形の大きさを表す歪み(strain)はほとんど3次元的な成分で構成されます。即ち、直交する3つの軸方向に歪みの成分がすべて存在することを意味します。しかし、物体形状と外部荷重条件が特殊な場合においては、任意の方向に歪みがほとんど0になる場合が発生します。

このように、任意方向に垂直歪み(normal strain)とせん断歪み(shear strain)0になる歪み状態を平面歪み状態と呼びます。物体の挙動が平面歪み状態になるためには、物体の形状、拘束条件そして荷重条件が任意の方向に一定であり、その方向に物体の長さが長い場合です。トンネルやダムのような場合が最も代表的な例です。

平面歪み状態になると、歪みが0になる方向に物体挙動には変化がないため、工学的な分析を簡単に行うことができます。即ち、歪みが0になる方向に物体を任意の長さだけ切断して数値解析(numerical analysis)を行うことができます。この場合、切断された物体の両端面には、対称境界条件(symmetric boundary condition)を付与すれば良いことです。

平面歪み状態になっても、その方向に垂直応力は存在します。平面歪みの状態は、平面応力状態(plane stress state)軸対称モデル(axisymmetric model)に加え、有限要素解析(finite element analysis)を非常に効果的に行うことができます。

 
 
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