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【構造】よもやま話(連載最終回)NO.20

板要素(2):要素座標系:材料座標系

板要素の場合、要素座標系がどう定義されるか知っておく必要があります。通常、応力は要素座標系で出力されますし、異方性材料の場合、その材料の1軸2軸はデフォルトでは要素座標系のxおよびy座標に各々対応します。


通常x、y方向の応力がSTRESS-X,STRESS-Yなどと表示されるため、サポートで「このX,Yは全体座標系ですか?」と聞かれることがあります。建築でスラブ(床)の解析をおこなっている場合、スラブ1枚を全体座標系のXY平面に配置しているため.....そういう質問がくるのかと思われます。これはスラブをXZ平面に配置して計算しても、応力の表示はSTRESS-X,STRESS-Yで変わりません。通常、応力は要素座標系で表示されます。


要素座標系の定義はFEMプログラムによって多少異なります。四角形要素の場合、MSC.Nastranでは、要素x軸は「対角2等分線」という方向になります。使用FEMプログラムの説明書で確認しておかなければなりません。


異方性材料の場合、1枚の平板で格子にメッシングし、すべての要素座標系の方向を合わせてあれば材料の1軸2軸はデフォルトの要素座標系を使用して問題ありません。が、通常実モデルで自動生成したメッシュでは要素座標系をあわせるわけにはいきません。要素座標系は、要素を構成する節点座標の幾何学的位置から一義的に決まるためです。
モデラーで材料の1軸2軸を一定の方向に変換できる機能が必要になります。お持ちのモデラーでそういうことができるか確認してみましょう。


[From MSC技術室 K.M]

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