MITC4 シェル要素
せん断ロッキングを回避する混合補間法 MITC4(Mixed Interpolation of Tensorial Components)を用い、膜・曲げ・せん断・ドリリング安定化を含む板要素の剛性を算定します。
算定式
膜、曲げ、せん断(せん断補正係数 5/6):
\[ D_m = \frac{E \cdot t}{1-\nu^2} \cdot [\cdots] \]
\[ D_b = \frac{E \cdot t^3}{12(1-\nu^2)} \cdot [\cdots] \]
\[ D_s = (5/6) \cdot G \cdot t \cdot I \]
- MITC4 せん断補間: タイング点 A(0,+1)/B(−1,0)/C(0,−1)/D(+1,0) の共変ひずみを補間し、逆ヤコビアンで 直交座標へ射影
- 剛性は 2×2 Gauss 積分 \( B^T \cdot D \cdot B \)、ドリリング安定化 \( \text{scale} = \gamma \cdot G \cdot t \cdot A \)(既定 \( \gamma = 10^{-3} \))
記号・単位
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| \( D_m \) | 膜の構成則マトリクス | N/mm |
| \( D_b \) | 曲げの構成則マトリクス | N·mm |
| \( D_s \) | せん断の構成則マトリクス | N/mm |
| \( \text{scale} \) | ドリリング安定化の剛性 | N·mm |
| \( E \) | ヤング係数 | N/mm² |
| \( G \) | せん断弾性係数 | N/mm² |
| \( \nu \) | ポアソン比 | - |
| \( t \) | シェル要素の板厚 | mm |
| \( \gamma \) | ドリリング安定化の係数(既定 \( 10^{-3} \)) | - |
実装参照:sepika_element::shell::ShellElement::{local_stiffness, add_drilling}(crates/sepika-element/src/shell/stiffness.rs)と sepika_element::shell::ShellElement::shear_b_mitc4(crates/sepika-element/src/shell/bmatrix.rs)が算定します。
剛床時は面内成分(Ux/Uy/Rz)を無効化します。