圧縮荷重、引張り荷重により、構造物の曲げに対する剛性が変化します。圧縮荷重は曲げ剛性を減少させます。この現象は、応力軟化と呼ばれています。一方、引張り荷重は曲げ剛性を高めます。この現象は 応力硬化と呼ばれています。
モデルの剛性に対する面内剛性効果の影響を考えるには、静的 ダイアログ ボックスで 面内力剛性効果を使用 を選択します。
面内力効果 をアクティブにすることで、剛性プロパティは静的荷重と変形形状の両方の関数になります。 幾何剛性マトリクス KG （初期応力、差分剛性マトリクス、安定性係数マトリクスとも呼ばれます）が、従来の構造剛性マトリクスに追加されます。
構造の元のジオメトリに対する変位が計算され、ジオメトリの変化は幾何剛性マトリクスにのみ反映されます。 また、荷重の大きさと方向は変化せず、適用点は構造と共に移動するものと想定されます。
幾何剛性マトリクスは変位に依存するので、線形静解析は 2 ステージで実行されます。 第 1 ステージでは、変位 {ui} が従来の剛性マトリクス [K] を使用して計算されます。 第 2 ステージでは、幾何剛性マトリクス [KG(ui)] が計算された変位 {ui} に基づいて設定され、新しい変位 {ui+1} を解決するために従来の剛性マトリクス [K] に追加されます。 面内効果が存在する線形静応力解析の方程式は次のようになります。
( [K] + [KG(ui) ]){ui+1} = {F}
幾何剛性マトリクス KG は、従来の剛性マトリクスの作成に使用されるものと同じ図形機能から作成されます。 対称形ですが、従来の剛性マトリクスとは異なり、弾性係数の項は含まれません。 要素の形状、変位場、応力の状態に依存します。 幾何剛性マトリクス KG は、一般に不定であり、したがって反転できません。
理想的には、変位 {ui+1} を使用して新しい幾何剛性マトリクス [KG(ui+1)] を計算でき、したがって別のソリューション セット {ui+2} を計算できます。 連続するソリューションの差異が指定されている誤差以内になるまで、反復を実行できます。 Simulation では、面内効果は 1 反復のみを実行することによって考慮されます。
荷重の影響による剛性の変化を考慮するためには、正確には幾何的に非線形な解析を使用する必要があります。
適用される面内（圧縮）加重が座屈荷重に近い場合、反復は拡散し不安定を示すことがあります。 このような問題は座屈解析の使用を保証します。 座屈解析では、通常の剛性マトリクスと幾何剛性マトリクスで構成される構造剛性マトリクス全体が、座屈モードに関して単一になります。