月: 2023年5月

弾性変形は、直線的に変化するので計算もしやすい。直線的なので線形解析。

下図は、弾性（線形の範囲）と塑性（加工、非線形の範囲）。

降伏点は、加工の範囲に入る手前の力の位置を言う。材料の特性の一つである引張強さは、くびれができた時点で、そのくびれが、割れが大きくなる前の最大の力を言う。最大の状態ですでに加工の状態。

材料が降伏する（点）までは、力を加えても外せば元に戻る。製品の設計で使うのは降伏点までの弾性変形の範囲でシミュレーションを扱うのが普通。弾性変形であって弾性加工ってことばは無い。

一方、

降伏点以上の力が加わると、加工（非線形）の解析はくびれ、力の集中があるので材料の特性だけでは解析できない。

製品は弾性範囲で使用するためCAE/SolidWorksも降伏強さまでの応力、ひずみの範囲内で使うことがほとんど。だから、降伏点より下の世界です。

Solidworksでは、引張り強さ/1.5の数値が降伏強さ。1/1.5=0.6666666666666667です。この1.5は、建築や橋などの溶接の許容応力度の基準として見れます。曲げ、引張は引張り強さ/1.5でせん断は引張り強さ/1.5√3です。材料の許容応力度でもJFEから降伏強さの数値を調べることができる。ここにも、1.5や√3があります。

構造解析ができることが三次元CADのいいとこですが、オプションの追加で高額になるんで使われているのかどうか？。

CAEで見るのは主に２つ、フォンミーゼス（Von Mises）応力と主応力。主応力は、方向があるが、ミーゼス応力はプラスの数値(いろいろな方向の応力を自乗して足した結果を√した値)であり、方向は無い。実際の構造物内で発生しているのは、いろいろな方向の応力である。これらの引張、曲げ、せん断で発生する応力を組合せて数値化したのがミーゼス応力である。よって、材料の降伏強さとミーゼス応力の値を比較すればよいこととなる。SolidWorksのCAEの場合は、力が大きすぎると表示してくれる。下図だと矢印の上側が崩壊する。

応力の方向が必要な場合は主応力表示させる。方向が正しくか「ひずみ」も見る。主応力は方向もあるので「応力」がわかれば「ひずみ」もわかる。「ひずみ」がわかれば「応力」がわかる。「ひずみ」と「応力」の関係は、ヤング率で計算できる。ヤング係数と弾性係数など、ヤングと弾性は同じと解釈する。 CAEでは、メッシュ（立体的な三角形）を使って計算するため、理論値/手計算との差がある。メッシュザイズを細かくすると理論値/手計算に近づく。