面分布支持バネ

SoilWorks

機能

- バネ要素は構造物境界での地盤支持を表現するとか、自由度の足りない要素(トラスなど)同士で接する場合の接合部における剛性不足エラーを防ぐ場合に使用します。特に面分布支持バネは曲面構造物や平面構造物における地盤との境界条件を簡単にモデリングできるようにします。

- 単位面積当たりの地盤反力係数を定義すると、バネを設置する節点が負担する有効面積を地盤反力係数に掛けて剛性を計算します。さらに、引張に抵抗できない地盤特性を考慮する場合は2節点バネの圧縮専用タイプにすると、入力した地盤反力係数が 圧縮にだけ使用されます。

ﾓｼﾞｭｰﾙ

呼出

リボンメニュー: モデル> 要素> 面分布支持バネ

コマンドライン: "SurfaceSpring" を入力

<面分布支持バネ（1節点バネ）>

<面分布支持バネ（2節点バネ）>

メッシュセット

面分布支持バネ要素のメッシュセット名を入力します。新たにメッシュセットを追加、修正する場合は右側のメッシュセットの定義 ボタンをクリックします。

オブジェクト

種類

面分布支持バネを生成する対象を選択します(フレーム、要素境界線)。

要素幅

下図のように水平力に対してフレームが負担する剛性を計算するための負担面積を計算するために、フレームの長さを入力します。フレームの長さは節点間の距離から内部で自動計算されます。

タイプ

1節点バネ

1節点のバネ要素を作成します。

地盤反力係数

地盤反力係数(Kx, Kz)を定義します。

減衰定数/面積

粘性境界を生成する場合の減衰定数を定義します。

2節点バネ

2節点のバネ要素を作成します。

方向

バネ要素を配置する方向を指定します。バネ要素が働く方向となります。(+X, -X, +Z, -Z, 法線方向(+), 法線方向(-))

地盤反力係数

地盤反力係数を定義します。

要素長さ

0以上の任意の値を入力します。0以上ならば、長さに関係なく同じ結果が得られます。ここでの長さは画面上でバネ要素を表示するために利用されます。

引張専用

バネ要素の材料特性として、引張専用要素を生成する場合に使用します。

圧縮専用

バネ要素の材料特性として、圧縮専用要素を生成する場合に使用します。

弾性リンク端部拘束

弾性リンク要素端部の節点拘束(DX, DZ, RY)を自動的に設定します。

境界セット

弾性リンク端部拘束の境界セットの名前を定義します。

ダイアログを初期状態に戻します。

クリックして面分布支持バネを生成した後、ダイアログを閉じます。

ダイアログを閉じます。キーボードのESCキーをクリックしてもダイアログを閉じることができます。

クリックして面分布支持バネを生成した後、初期状態に戻ります。  

参考事項

* 1節点バネ - 地盤反力係数に該当の節点が負担する有効面積を掛けて剛性を算定します。下図のように１辺の長さが5mの正四角形要素の境界に面分布支持バネを生成する場合、100tonf/m3 の地盤反力係数を入力すると、最初と最後の節点の有効面積は2.5m2となり、真ん中の節点の有効面積は5m2となり、バネ剛性はそれぞれ250tonf/m, 500tonf/mとなります。

* 2節点バネ - 2節点バネを生成する場合、バネ剛性の算出方法は1節点バネの剛性計算時と同様ですが、下図のように曲面要素に水平方向に2節点バネが生成される場合は、 有効面積の計算で長さを実際の長さΔLにせず、X方向の投影長さΔZとします。

面分布支持バネを2節点バネのタイプにすると、圧縮専用/引張専用が使用できます。

2節点バネは全体座標系の+X, -X, +Z, -Z, Normal(+,-)方向に生成できます。