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構造解析ツール

サンドイッチパネル解析(等価剛性・コアせん断・破壊モード)

曲げ剛性・コアせん断変形・面材応力・しわ座屈限界(Hoff-Mautner式)をリアルタイム計算。せん断変形の過小評価リスクをたわみ内訳で可視化します。

$$\delta_{\text{flex}}=\frac{PL^3}{48D},\quad \delta_{\text{shear}}=\frac{PL}{4S},\quad \sigma_{\text{wr}}=0.5(E_f E_c G_c)^{1/3}$$
構造パラメータ
面材材料
面材厚さ t_f 1.5 mm
コア材料
コア厚さ h_c 25 mm
スパン長 L 600 mm
荷重種別
荷重 P 2000 N
断面模式図
Core Face (t_f) Face (t_f)
δ_total
mm
δ_shear / δ_total
% (せん断寄与率)
σ_f(面材応力)
MPa
τ_c(コアせん断)
MPa
σ_wr(しわ座屈)
MPa
SF_face(降伏)
SF_core(せん断)
SF_wrinkling
しわ座屈
たわみ内訳(曲げ vs せん断)
破壊モードマップ
理論 — サンドイッチ構造力学

曲げ剛性とせん断剛性

$$D=\frac{E_f t_f d^2}{2}+\frac{E_f t_f^3}{6}$$

$$S=G_c h_c\quad(d=h_c+t_f)$$

軽量コアでは$D \approx E_f t_f d^2/2$(薄面材近似)。

集中荷重たわみ(中央支持)

$$\delta_{\text{flex}}=\frac{PL^3}{48D}$$

$$\delta_{\text{shear}}=\frac{PL}{4S}$$

せん断変形は薄いコアでは無視できるが、軟らかいコア・短スパンでは支配的になる。

面材しわ座屈(Hoff-Mautner)

$$\sigma_{\text{wr}}=0.5\,(E_f E_c G_c)^{1/3}$$

面材の局所的な波打ち座屈。コア剛性$E_c$と面材弾性率の積で決まる。

コアせん断応力と面材応力

$$\tau_c=\frac{V}{h_c},\quad\sigma_f\approx\frac{M}{t_f\cdot d}$$

等分布荷重の場合は$V=qL/2$, $M=qL^2/8$。せん断許容値$\tau_{\text{allow}}$を確認する。

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