平板の座屈・臨界応力 戻る ENZH
Structural Stability

平板の座屈・臨界応力計算

板寸法・材料・境界条件・荷重種別を設定して臨界座屈応力とモード形状をリアルタイム可視化。a/b比依存曲線もChart.jsで描画。

パラメータ設定
板長さ a [mm] 400 mm
板幅 b [mm] 300 mm
板厚 t [mm] 4.0 mm
ヤング率 E [GPa] 200 GPa
ポアソン比 ν 0.30
降伏応力 σ_y [MPa] 250 MPa
作用応力 σ_app [MPa] 50 MPa
境界条件
荷重種別
モード数 m (x方向) 1
モード数 n (y方向) 1
σ_cr [MPa]
座屈係数 k
後座屈余裕
安全率 SF

理論式

薄板の弾性座屈臨界応力(Euler板座屈):

$$\sigma_{cr} = k\frac{\pi^2 E}{12(1-\nu^2)}\left(\frac{t}{b}\right)^2$$

四辺単純支持・一軸圧縮の座屈係数:

$$k = \left(\frac{mb}{a} + \frac{a}{mb}\right)^2$$

最小値:正方形板(a/b=1)で k=4、一般に a/b=m で局所最小となる。

CAE連携: ABAQUS・ANSYS・LS-DYNAの線形固有値座屈解析(*BUCKLE / EIGVAL)の手計算検証。航空機外板・船体プレート・プレス金型の板厚設計初期検討に活用。

計算例

計算例:薄肉鋼板パネルの座屈評価

四辺単純支持の鋼板(b=300mm、a=600mm、t=3mm、E=206 GPa、ν=0.3)の座屈荷重:

薄肉構造では座屈が降伏より先行することが多く、k_c の選定が重要です。

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