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2017
10.04

シンプルでもなかなかのモデル

Category: 構造解析
以前、ある材料力学の公式が必要になったが思い出せないので、手っ取り早くウェブで調べていたら、某大学の材料力学の講義資料に行き当たった。その資料にはあいにく知りたい公式は出ていなかったが、読んでみるとなかなか面白いことが書かれていた。

そこでは、プラスチックの定規を構造部材にみたてて「この定規を手で破壊するにはどうしますか?」との問いが投げかけられ、その答えとして「もちろん引っぱったりしませんよね。曲げて折ろうとするはずです」といったことが書かれていた。この話はトラス構造の説明へと入っていく際の前座となっていた。

なるほど、確かに我々はこういったことを経験として体得している。このような説明があって初めて経験知と力学とが結びつく人も多いのではないだろうか。

先日採り上げたはりの"塑性ヒンジ"も同様なことが言えそうである。曲げのみを考慮したヒンジは、扱いが簡単だしそれなりの解析結果も得られるので普通に使用されるヒンジモデルである。一見いい加減とも見えるが使用に耐えうるのは、はりの曲げ剛性が軸剛性と比較して大幅に小さいというのがその理由として挙げられる。板やシェルも曲げ剛性に比べると膜剛性が圧倒的に大きいので同様なモデル化が有効である。

先日某大学の鋼構造の先生から、解析でなかなか実験結果をうまくシミュレートできなくて苦労した話を聞かされた。その実験では試験体に組込まれた板要素が荷重を受けて塑性化するのであるが、その部分の挙動がその先生の馴染みのモデルではなかなか合わなかったのだそうである。

困っていると、別の先生がはりの曲げヒンジに相当するごくシンプルなモデルを使うように助言してくれたのでそれを試してみると、あにはからんや、うまく実験結果を再現する解析結果が得られたのだそうである。

この詳細は筆者の知る所ではないが、問題が複雑化した時には初歩的で単純なものに立ち返ってみるとうまく本質を捉えることができる例と言えそうである。


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