技術資料

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構造解析用語
公称応力 (nominal stress)

任意の断面を持つ細長い物体に力を加えて引っ張ると、物体は力を受ける向きに伸びます。そして、ポアソン効果(Poisson’s effect)により物体の断面積は減少します。外部荷重に抵抗する物体内部の抵抗力である応力(stress)は、荷重を物体の断面積で割る値で定義されます。しかし、物体の断面積は荷重の増加につれ、次第に減少します。

細長い金属版を片方向に荷重を加えて応力を測定する場合を例えてみましょう。物体の断面積を変形前の初期断面積で外部荷重を割って応力値を求める方法と、変形により減少された実際の断面積で応力値を求める二つの方法があり得ます。前者の方法により求めた応力を公称応力といい、後者の方法により求めた応力を真応力(true stress) といいます。当然、真応力の方が正確な意味の応力であり、変形が大きくなるほど両者の差も大きくなります。特に、物体が切れる直前には断面積が非常に小さくなるため真応力は非常に大きい値になる一方、公称応力は断面積の減少を反映しないため荷重が増加した分、増加するだけです。

しかし、実際にはこのような極端な場合はあまりなく、大半に場合に変形量は大きくありません。従って、公称応力の方が多く使われているのが実状です。有限要素解析(finite element analysis)で線形解析によって求めた応力値は公称応力に当たり、非線形解析(nonlinear analysis)によって求めた応力は真応力に当たると考えられます。なぜかというと、前者は変形前の初期物体の形状を基準にだた1回の計算で応力を求めるため物体の変形が反映されません。しかし、非線形解析では荷重を少しずつ増加させながら反復的に歪み(strain)と応力を求めるため、物体の変形が反復計算過程で反映できるからです。

 
 
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