CAE用語辞典 異方性 (いほうせい) 【 英訳: anisotropic(異方性)/ orthotropic(直交異方性) 】

CAEにおける異方性とは、方向により特性が異なる材料物性を指すことが多いです。
構造解析では、X方向・Y方向・Z方向それぞれでヤング率が異なるような材料は異方性材料です。

異方性には直交異方性と異方性(完全異方性ともいう)があります。
以下、構造解析を例に説明します。

構造解析で応力とひずみは、以下の式で関係付けられます。

ここで[D]はDマトリクス(弾性係数マトリクス)です。
[D]-1は弾性コンプライアンスマトリクスです。

異方性(完全異方性)は、Dマトリクスのc11〜66の係数をすべて指定します。

直交異方性では、しばしば[D]-1マトリクス(弾性コンプライアンスマトリクス)を工学表記で次のように表します。

[D]-1マトリクスは、対称であると想定されるため、以下のようになります。

上記の関係のため、各ポアソン比は独立な値ではありません。

直交異方性材料を定義するには、以下のパラメータが必要になります。
 各方向の縦弾性率:Ex,Ey,Ez
 各方向の横弾性率:Gxy,Gyz,Gxz
 大ポアソン比:νxyyzxz
 (大ポアソン比の代わりに小ポアソン比を入力してもよい)

もし、Ex=Ey=Ezで、かつ、νxy=νyz=νxzであれば、等方性材料となります。

ANSYSにおける取扱い

  • ANSYSでは直交異方性材料および異方性材料を利用できます。
  • 構造解析における異方性弾性はANELと略して表記されることがあります。

関連用語

ヤング率大ポアソン比小ポアソン比


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