【構造】ひろこの部屋vol.7　ストレスの種類と注意点

2020年08月27日

前回は熱荷重による変形や応力についてご紹介いたしました。
今回は“荷重”をキーワードに特殊なケースや注意点を紹介します。

ストレスを想像する

解析の難しさのひとつに、「実際の現象を解析で扱える数値に分解する」という作業があります。
例えば電車の網棚に対する耐荷重検証では、どこに、どんなサイズの、どんな重さの荷物を置くのか、といった条件を決める必要があります。
これを解析設定に置き換えると、どこ（荷重位置）、どのサイズ（荷重面積）、どんな重さ（荷重量）となります。

では、つり革の場合はいかがでしょうか。急な揺れに備えそっと持つ人が多いですが、身長や持ち方のクセにより斜めに力が掛かることもあります。
体操の吊り輪のようにぶら下がる非常識な人がいるかもしれません。
これらの状態を正確に再現するには方向成分に分解した荷重定義を行います。

このように、解析を行う前に対象物に起こりうる現象を想像し、解析言葉に置き換えていく必要があるのです。

物体力による力

静解析では物が静止した状態を計算しますが、重力や遠心力など常に一定の力が掛かる物体力は扱うことができます。

重力考慮の例として、平板の数か所を固定して自重のたわみ量の計測があります。
また、遠心力考慮の例としては、ファンや撹拌翼などがあります。

いずれの場合も、解析対象の物性値としてヤング率、ポアソン比の他に材料密度の定義が必要となります。

ねじると太くなる棒

解析の結果を評価するにあたり、結果表示のクセを知っておくことも必要です。
例えば、ねじり方向に荷重をかけた場合、変形図を確認すると太く表示されることがあります。

ただ捩じっただけなのに太くなる、初めて見た方は衝撃を受ける画像です。
慌てず変形倍率を1倍に調整した結果を確認すると違和感ない結果となります。
これは円周上の節点に接線方向の力が掛かけられ、計算点が円周外に移動したことが要因となっています。

ソフトウェアによっては結果が分かりやいよう、デフォルトの変形倍率が自動調整され利用者を驚かすことがあります。
結果がおかしいと感じた場合は、表示倍率を1倍に変えて、改めて結果を確認するのがお勧めです。

[From H. Horiuchi]

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