Finite Element Analysis(FEA)は、さまざまな負荷下にある構造や材料の動作をシミュレートするために工学で使用される強力なツールです。材料の非線形性をFEAモデルに組み込むことで、特に線形弾性行動に従わない複雑な材料を扱うとき、精度が向上します。この記事では、FEAシミュレーションにおける材料非線形性を含む実用的なアプローチと計算方法を説明します。

素材の非線形性を理解する

素材の非線形性は、直線から逸脱する材料のストレス緊張の関係が発生したときに起こります。 一般的なタイプには、可塑性、クリープ、および損傷が含まれます。 これらの動作を認識することは、特に金属、ポリマー、および高負荷または長期使用の対象の複合材料などの正確なモデリングにとって不可欠です。

FEAの実践的アプローチ

非線形材料の動作を組み込むことは、適切な構成モデルと反復的なソリューション技術を選択することを含みます。最も一般的なアプローチは、現在のストレスと緊張に基づいて、各ステップで材料の状態を更新する増分性評価方法を使用することです。このプロセスは、モデルが非線形応答を正確にキャプチャすることを確認します。

計算方法

FEAの材料非線形性を実装するために、いくつかの計算方法が使用されます。

  • Stress-Strain Curves: 実験データを使用して、非線形関係を材料モデルに直接定義します。
  • 可塑性モデル:[]] 収量基準の実装と永久的な変形をシミュレートする法律の硬化。
  • 粘性:]] 持続負荷下における時間依存性プラスチック動作の会計。
  • ダメージとクリープモデル:[分解と長期変形効果を含みます。