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カテナリー曲線・ケーブル張力計算機

スパン・たわみ・単位重量からカテナリー(懸垂曲線)または放物線近似でケーブル形状・水平張力・最大張力・ケーブル長・断面応力をリアルタイム計算。

パラメータ設定
スパン L 100.0 m
たわみ d 10.0 m
たわみ比 d/L = 10.0%
単位重量 w 50.0 N/m
断面積 A 100.0 mm²
弾性係数 E 200.0 GPa
鋼:200 / CFRP:150 / アルミ:70
水平張力 H [kN]
最大張力 T_max [kN]
ケーブル長 S [m]
たわみ比 d/L [%]
応力 σ [MPa]
弾性伸び ΔL [mm]

理論式

カテナリー(懸垂曲線):

$$y = a\cosh\!\left(\frac{x}{a}\right) - a, \quad a = \frac{H}{w}$$

ケーブル長:$S = 2a\sinh\!\left(\dfrac{L}{2a}\right)$, 最大張力:$T_{max} = H + w\,d$

放物線近似(d/L 小):

$$y = \frac{4d}{L^2}x(L-x), \quad H = \frac{wL^2}{8d}$$ $$T_{max} = H\sqrt{1+\left(\frac{wL}{2H}\right)^2}, \quad S \approx L\left(1+\frac{8}{3}\!\left(\frac{d}{L}\right)^2\right)$$

断面応力:$\sigma = T_{max}/A$, 弾性伸び:$\Delta L = T_{max}\cdot S / (A\cdot E)$

CAE連携: 吊り橋主ケーブル・架空送電線のたわみ解析 / 屋根膜・テンション構造のエッジケーブル設計 / FEMモデル前の初期張力設定に活用。カテナリーパラメータ $a$ はABAQUS/LS-DYNA のケーブル要素初期形状設定に直接利用可能。

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