技術資料

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構造解析用語
臨界荷重 (critical load)

臨界値はある現象を誘発させる바로その時点での大きさとして、その現象が生じるかどうかを判断する基準として用いられます。静的荷重を受ける構造物の場合は構造の安全性に致命的な影響を及ぼす座屈(buckling)の発生可否を判断するため臨界荷重が用いられており、動的運動状態にある物体の場合は、動的不安定性を誘発する共振(resonance)発生の可能性を予測するため臨界速度(critical speed)が用いられます。

静的荷重を受けている構造物において、臨界荷重は座屈という崩壊をもたらす圧縮荷重の大きさにより表します。臨界荷重は物体のアスペクト比(aspect ratio)と密接な関係であり、アスペクト比が大きければ臨界荷重は低くなります。このような結果は、同一の材質と断面寸法をもつ金属棒を軸方向に圧縮荷重を加えて座屈させるとき、長さが長いほどより低い荷重で座屈されることは想像しやすいです。即ち、長さが短ければ、そして物体の断面が太いほど臨界荷重は増加します。飲料缶の場合を想像してみると、缶の厚さが太ければ太いほど、つぶれしにくくなることと同じ理由です。

幾何学的形状と材質が同じだとしても、物体を拘束する境界条件(boundary condition)に従っても臨界荷重は異なります。上記で例えた金属棒の場合、両端を手で固く囲んで押す場合が、ただ掌で触って押す場合より臨界荷重はもっと高いです。構造物の構造安全性を確保する観点から臨界荷重は可能な限り、高い値を持つように設計されなければなりません。

 
 
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