［問題5］要素タイプと計算可能な応力 - fledgling-cae-engineer’s diary

問題

次のうち、各要素タイプ（はり要素、シェル要素、ソリッド要素）で計算可能な応力成分の組み合わせが正しいものはどれか。

はり要素：曲げ応力、せん断応力、軸力。シェル要素：膜応力、曲げ応力、せん断応力。ソリッド要素：垂直応力とせん断応力。
はり要素：膜応力、曲げ応力、せん断応力。シェル要素：曲げ応力、膜応力、軸力。ソリッド要素：垂直応力とせん断応力。
はり要素：垂直応力とせん断応力。シェル要素：曲げ応力、せん断応力、軸力。ソリッド要素：曲げ応力、膜応力、せん断応力。
はり要素：垂直応力とせん断応力。シェル要素：膜応力、曲げ応力、せん断応力。ソリッド要素：曲げ応力、せん断応力、軸力。

解き方

ソリッド要素は、垂直応力とせん断応力を計算できます。

シェル要素は膜応力（面内力）を計算できますが、はり要素はできません。

はり要素：

　はり要素の主な未知量は、各節点における変位と回転です。通常、各節点には3つの変位 $(x,y,z)$ と2つの回転 $(\theta_x,\theta_y)$ が存在します。これらの未知量を用いて、はり要素に働く曲げ応力、せん断応力、軸力などの応力成分が計算可能です。

シェル要素：

　はり要素の主な未知量は、各節点における変位と回転です。通常、各節点には3つの変位 $(x,y,z)$ と2つの回転 $(\theta_x,\theta_y)$ が存在します。これらの未知量を用いて、シェル要素に働く膜応力、曲げ応力、せん断応力などの応力成分が計算可能です。

ソリッド要素：

　ソリッド要素の主な未知量は、各節点における変位です。通常、各節点には3つの変位 $(x,y,z)$ が存在する。これらの未知量を用いて、ソリッド要素に働く3次元の応力成分 $(\sigma_x, \sigma_y, \sigma_z, \tau_{xy}, \tau_{yz}, \tau_{zx})$ が計算可能です。

したがって、aが正解です。