機能例
ここに記載した機能は「BeAM」で提供している機能の一部です。詳細につきましては、弊社営業部までお問い合わせ下さい。
応力とひずみの関係
引張試験による応力ひずみ図
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引張り試験は、材料の強度特性を求めるための基本となる試験です。プログラムでは、引張り試験を行って得られた引張り試験片の変形前後の断面積、漂点距離、引張試験中の変位と荷重の関係のデータを入力し、下記の計算を行います。
- 比例限度に対応するひずみep[%]の値を入力して、この値以下の応力−ひずみ関係のデータを用いて、最小二乗法により弾性線の近似直線を求めてグラフにします。
- ひずみの下限値eLと上限値eUの値を入力し、eLとeUの間の公称応力−ひずみ関係のデータを用いて、非弾性域での近似曲線を求め、その係数を表示します。
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弾性の応力とひずみの関係
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一般の複雑な形状をした物体内では、異なる断面上に作用する任意方向の応力とひずみを三次元的に考える必要があります。このプログラムでは、異なる応力状態における応力成分からひずみ成分、または逆にひずみ成分から応力成分を弾性計算により相互に求めます。下記の3つの状態があります。
- 三軸応力状態−応力成分を入力して、ひずみ成分を求める
- 三軸応力状態−ひずみ成分を入力して、応力成分を求める
- 平面応力状態−応力成分を入力して、ひずみ成分を求める
- 平面応力状態−ひずみ成分を入力して、応力成分を求める
- 平面ひずみ状態−応力成分を入力して、ひずみ成分を求める
- 平面ひずみ状態−応力成分を入力して、ひずみ成分を求める
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モールの応力円
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モールの応力円は、断面方向とその断面上の応力成分の大きさとの関係を感覚的に理解することで有用です。このプログラムでは、 x,y平面内の垂直応力およびせん断応力を入力して、主応力および主せん断応力、最大主応力方向の値を求めて表示し、微小長方形要素内の応力状態図(x,y軸)上に主応力方向を表示して、モールの応力円上に対応する主応力および主せん断応力の点をプロットします。
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ひずみゲージによる応力測定
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このプログラムでは、下記の3つゲージ法を選び、縦弾性係数とポアソン比、および各ひずみゲージの測定ひずみ(ロゼットゲージの場合3方向ゲージの角度)を入力し、主ひずみ、主応力を求めて表示します。
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単軸ゲージ法：応力が一方向のみに作用することがわかっており、その作用軸方向に貼った単軸ゲージでひずみを測定した場合
- 直交ゲージ法：主応力方向がわかっており、直交する2つの主応力方向に貼った直交ゲージでひずみを測定した場合
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ロゼットゲージ法：主応力方向が不明のため、等角をなす3方向のゲージでひずみを測定した場合
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梁の曲げ
梁の断面形状に関する諸係数
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梁の横断面に生じる曲げ応力の最大値は断面係数に反比例し、梁のたわみは断面二次モーメントに反比例するので、合理的な梁の設計を行うには、断面積を増やさないでできるだけこれらの係数の値が大きくなるような断面形状を選ぶ必要があります。このプログラムでは、代表的な13種類の梁の断面形状に関する諸係数を算出するものです。
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梁の断面形状に関する係数として下記の値を求めることができます。(形状により異なります。)
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断面積
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中立軸から上縁、下縁までの距離
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断面係数
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断面二次半径
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塑性断面係数
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断面二次モーメント
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塑性断面係数の比
基本的な梁の曲げ応力とたわみ
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鉄筋コンクリートの梁の曲げ
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このプログラムでは、鉄筋コンクリート梁の矩形断面形状を図示し、コンクリート梁の幅bおよび高さh、圧縮側表面から鉄筋の中心までの距離a(<h)、鉄筋の数nと各鉄筋の面積A0(bh/n)を入力して、鉄筋の総断面積As=A0nを求めます。さらに、鉄筋およびコンクリートの縦弾性係数Es,
Ecを入力し、β=Es/Ec、中立軸の位置eおよび鋼比α、鉄筋側とコンクリート側の等価断面係数、等価断面二次モーメント、等価曲げ剛性、面積モーメントの最大値を求めます。
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棒のねじり
棒のねじりによるねじれ応力ねじれ角
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断面形状とその形状に対する断面寸法を入力し、断面二次極モーメント、ねじり断面係数を求めます。そして、棒の長さ、縦弾性係数、ポアソン比を入力して、横弾性係数を求め、「ねじりモーメント」、「側面上のねじり応力」、「端部における全ねじれ角」のいずれかを指定して、値を入力して、側面上のねじり応力、端部における全ねじれ角、比ねじれ角、凹部に生じる最大せん断応力を求めます。
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軸力またはねじりを受けるコイルばね
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円筒コイルまたは円錐コイルを選択し、コイル半径(円錐コイルの場合は最小・最大半径)、コイルばねの巻数、ピッチ角、ポアソン比、縦弾性係数を入力し、コイル素線の断面形状を選択し、断面形状の寸法を入力して、軸力またはねじりモーメントの値を入力し、軸力の場合には最大せん断応力、全たわみ、ばね定数、弾性ひずみエネルギーを求め、最大応力発生点を図示します。ねじりモーメントの場合は、コイル内側最大垂直応力、コイル内側最大せん断応力、全ねじれ角、ねじりばね定数、弾性ひずみエネルギーを求め、最大引張応力発生点を図示します。
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柱の座屈
柱の座屈
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長さに比して横断面の寸法が無視できるような細長い柱の頂部に軸圧縮荷重が作用する場合、この荷重位置が偏心していることが多くあります。このとき荷重が小さくても柱が長いので、曲げモーメントが比較的大きくなり柱は曲げられます。このプログラムでは、柱の材質および支持条件を選び、柱の断面積、主断面二次モーメント、縦弾性係数、降伏点、安全率を入力し、相当細長比と座屈応力の関係をオイラーの式、ランキンの式、テトマイヤーの式、ジョンソンの式の4種類図示します。
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簡単な構造物の応力と変形
基本的な応力集中係数
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荷重を受ける構造物の形状や材質が変化する部分は応力の分布が一様でなくなり、局所的に応力が増大する応力集中が発生します。一般に構造物の強度評価を行う際に、詳細な応力分布が不明でも応力集中係数を用いて応力集中部の最大応力を推定するだけで十分な場合が多くあります。このプログラムでは、基本的な応力集中係数の式を用いて、各式中の主なパラメータと応力集中係数の関係を図示し、与えられたパラメータの値に対する応力集中係数の値を計算します。
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ノイバーの式による切欠き付き平板または丸棒の応力集中係数
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実用上問題となる切欠きの形状は、2種類以上の境界で囲まれている場合が多く、このときの応力集中係数を理論計算で求めることは困難です。ノイバーは、このような切欠きの応力集中係数を、理論弾性計算が比較的簡単な浅い切欠きと深い切欠きの両極限形状の
解から近似的に内挿する方法を提案しました。このプログラムでは、任意の深さの両側切欠き付き平板または環状切欠き付き丸棒に対する応力集中係数αをノイバーの式を用いて近似的に求めます。
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円筒および球形容器の弾性応力分布と変形
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配管や圧力容器、円筒形貯蔵タンク、ロケットのように内圧または外圧を受ける軸対称の円筒、またはボールや気球、球形貯蔵タンク、深海潜水艇のような点対称の中空球は実用上広く使用されているので、これらの容器の応力や変形状態を知っておくことは重要です。このプログラムでは、内半径a、外半径bの軸対称な円筒または中空球が内圧および外圧を受けるときの弾性範囲内における応力分布と変形を評価します。
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