技術資料

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構造解析用語
ロック現象 (locking phenomenon)

工学問題を有限要素解析(finite element analysis)を用いて解く場合に、特定の問題においては解析結果に大きな誤差(error)が現れることがあります。その殆どは正解より著しく低い値、或いは0に近い値になります。

有限要素解析において、ロック現象は狭義ではこのように解析結果が正解と比較して著しく大きな差があることであり、広義では要素サイズ(element size)を減らすか要素次数(element order)を高くしても理論的な収束率(convergence rate)を表さないことを意味します。

ロック現象は解こうとする問題に拘束条件が含まれている場合、この拘束条件に起因して誘発されます。非圧縮性(incompressibility)材料において材料の非圧縮性、薄肉構造物(thin-walled structure)において厚さが0に接近するとせん断歪み(shear strain)がなくなる拘束などが代表的な例です。

このように拘束が含まれた問題を要素サイズが大きく要素次数が低いメッシュ(mesh)で解析すると、(a=b)という拘束条件がa=bではなく、a->0、そしてb->0の方式に満足してしまうからである。ロック現象を解決するためにはこれまでの数多くの方法が研究されてきています。その中でも要素サイズを小さくするか、要素次数を高くする方法、変換積分(reduced integration)そして特別に開発した特異要素を用いる方法が代表的です。

 
 
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