梁（Beams）

梁要素は曲げ、せん断、ねじり荷重に対し抵抗できます。 以下に示すような典型的なフレームは、荷重を支柱に転送する梁要素でモデル化されています。 このようなフレームをトラス(truss)要素でモデルすることはできません。適用される水平荷重を支柱に転送するメカニズムがないためです。

梁要素では慣性モーメント、中立軸、最外皮から中立軸への距離等を計算するために正確な断面が必要となります。 応力は断面の中と、梁に沿って変化します。

断面領域(A)と関連づけられたメッシュを持つ 3D 梁を考慮してください。 梁要素は実際の断面形状とは関係なく、空洞の円筒で表されます。

下の図は、梁要素に沿った小さなセグメントに単純化された2D荷重をかけた場合を表します（軸力 P、せん断力 V、曲げモーメント M）：

 一般に、3つの荷重と3つのモーメントがこのセグメントに作用します。

均一な軸応力 = P/A （トラス要素同様）

均一なせん断応力 = V/A

曲げモーメントMは、中立軸からの垂直距離 y に従って線形に変化する曲げ応力を引き起こします。

曲げ応力 (y方向の曲げ)  = My/I

ここで、I は中立軸に対する断面二次モーメントです。

曲げ応力は最外皮で最も大きくなります。 この例では、最も大きな圧縮が上側最外皮で発生し、最も大きな引張が下側最外皮で発生します。

ジョイント（Joints）

ジョイントは、全ての鋼材レイアウトの自由端、あるいは2つ以上の鋼材レイアウトの交点に存在します。 ジョイント編集 PropertyManager はジョイントを適切に定義するためのツールを提供するものです。 節点は各ジョイントを構成する鋼材レイアウトの断面の中心に配置されます。 トリミングや各鋼材レイアウトに対する異なる断面の使用により、ジョイントと関連した鋼材レイアウトの節点は重なり合いません。 プログラムは、ジオメトリおよび材料特性に基づいて、剛結合をシミュレートするための特殊な要素をジョイントの近くに作成します。

材料特性（Material Properties）

弾性係数、ポアソン比は常に必要です。

密度は、重力荷重を考慮する場合にのみ必要です。

拘束条件（Restraints）

拘束はジョイントにのみ適用することが可能です。 各ジョイントには6つの自由度が存在します。 ゼロあるいは非ゼロの強制移動および回転を適用することもできます。

ボンド（Bonding）

梁のスタディでは梁と梁のジョイントを固体とシェル面にボンド（bond）することができます。

サーフェス、または板金の面で、接触する鋼材レイアウト間のボンドは自動的に作成されます。

曲面の梁と補強材

シェルあるいは板金ボディの曲面に補強材となる（真直ぐな、または曲った）梁をボンドさせることができます。

ソフトウェアは自動的に接触ジオメトリを持つか、あるいは合理的なクリアランスで配置されている局面に梁をボンドします。 プログラムは、サーフェスメッシュサイズを持つ梁要素サイズを使用します。 フィーチャーは、静解析スタディ、固有値解析スタディおよび座屈解析スタディで使用できます。

荷重（Loads）

次を適用できます:

• 集中荷重およびモーメントをジョイントと参照点に適用。

• 梁の長さに沿って分布荷重を適用。

• 自重荷重の適用。 プログラムは、指定された加速度および密度に基づいて重力荷重を計算します。

メッシュ作成（Meshing）

梁およびトラスは実際の断面形状とは関係なく、空洞の円筒で表されます。 鋼材レイアウトは梁として自動的に認識され、多数の均一な要素で自動的にメッシュされるので、長さ方向に沿った変形や応力の変化を確認することができます。

結果（Results）

各要素に対する結果が各ローカル方向に対して表示されます。 トラスおよび梁要素に対しては応力の平均化はありません。 均一な軸応力、ねじり、2つの直交方向（方向1と方向2）に対する曲げ応力、軸応力と曲げ応力を組み合わせることにより生成された最外皮での最大応力を確認できます。

梁の断面には下図のように軸荷重 P および M1、M2 のモーメントがかかります。 モーメント M1 は dir 1 軸に、モーメント M2は dir 2 軸に関するモーメントです。

応力の表示には以下のオプションがあります:

• 軸（Axial）: 均一な軸応力 = P/A

• 曲げ - ローカル方向1（Bending in local direction 2）: M2 による曲げ応力です。 プロット名、タイトル、凡例において、曲げ Ms/Ss（Bending Ms/Ss）と表示されます。

• 曲げ - ローカル方向2（Bending in local direction 2）: M1 による曲げ応力です。 プロット名、タイトル、凡例において、曲げ Mt/St（Bending Mt/St）と表示されます。

梁方向に関する詳細はここをクリックしてください。

• ワーストケース（Worst case）: 軸応力とM1、M2による曲げ応力を組み合わせることにより、断面上のクリティカル ポイントにおける最大応力を自動的に計算します。 これは、確認すべき応力として推奨されます。

一般的に、ソフトウェアは各端の縁で4つの応力値を計算します。  ワーストケース応力を表示する際、ソフトウェアは各梁要素に対して1つの値を表示します。 この値は、梁セグメントで計算された8つの値における一番大きい値です。 これらは、2方向で対称的な断面を持つ梁において正確な値と言えます。 他のケースにおいては、これらの値は保守的です。