応力線形化 — CAE用語解説

FEMで求めた板厚方向の応力分布を「膜応力」「曲げ応力」「ピーク応力」に分離する手法だよ。ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIIIでは、破壊モードごとに異なる許容応力を適用するから、この分離が必須なんだ。例えば膜応力はSmの1倍、膜＋曲げは1.5倍が許容値になる。

ダメなんだ。例えば応力集中部のピーク応力は非常に高いけど、ごく局所的で塑性域が広がりにくいから崩壊には至らない。一方、膜応力が高いと器壁全体が降伏して崩壊する。ASME規格は「どの応力成分がどの破壊モード（崩壊、過度変形、疲労）に対応するか」を分けて安全率を設定しているんだよ。

「SCL（Stress Classification Line）」と呼ばれる板厚方向の線を定義して、その線上の応力分布を積分・フィッティングする。Ansys Mechanicalにはpath operationで自動計算する機能があるし、Abaqusでも同様のスクリプトが使える。SCLの位置と方向の設定がとても重要で、溶接部や形状不連続部を横切るラインは避けるのが原則だよ。

大きく変わる。SCLは応力勾配が最も急な位置を通るように設定するのが基本。ノズル接合部なら胴板と管台の遷移部に引く。場所を間違えるとピーク応力を膜応力に含めてしまって保守的になりすぎたり、逆に危険側の評価になったりする。規格書（WRC 429等）のガイドラインを参照してね。

基本的にはFEMの解が出た後の「後処理」として実行されるよ。

圧力容器規格と安全率の考え方をセットで理解するのが大事だよ。

WRC 429のガイドラインとASME Sec.VIII Div.2 Part 5を手元に置いて作業するのが鉄板。圧力容器は安全に直結するから、応力線形化は慎重にやろう。