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UC-win系列 动力非线性分析
 
Engineer's Studio
三维板单元动力非线性分析(英文版)
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  程序概要
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 Engineer's Studio是从前处理计算引擎到后处理全部自行开发的三维有限要素法(FEM)分析程序。
是将土木、建筑结构物的部位通过杆状梁要素、平面连续平板要素进行模型化,对结构物的非线性行为进行分析的工具。

相关信息

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  程序特长
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 分析面的主要特长是统括了基于UC-win/FRAME(3D)的高度评价;拥有诸多实绩的三维纤维要素及Reissner-Mindlin理论,此外,程序还同时考虑材料非线性和几何非线性(大位移)的静力分析和动力分析。

▲纤维要素示意图(右侧为数学模型)

 平板要素可在厚度方向支持复数个层的积层结构,各层可分别定义不同材料种类及线性、非线性设定。平板要素所适用的混凝土构成原则中采用了东京大学混凝土研究室所开发的获得世界广泛好评的高钢筋混凝土非线性构成原则(分散裂缝模型)。本产品的平板要素对UC-win/WCOMD的RC要素在厚度方向进行了多层扩充,不仅局限于面内変形还可以进行面外変形的非线性行为分析。

▲积层平板要素示意图(右侧为数学模型)

  主要分析功能如下所示。

项 目 内 容
分析 静力分析/动力分析/固有値分析
非线性分析 材料非线性/几何学非线性(大位移理论)/复合非线性(材料非线性和几何学非线性同时考虑)
适用理论 微小位移理论/大位移理论/弹性板的梁理论/Bernoulli-Euler的梁理论/Timoshenko梁理论(考虑剪切断面变形)/Reissner-Mindlin理论
要素 弹性梁要素/刚体要素/弹簧要素/M-φ要素/纤维要素/平板要素(积层板)
界限条件 相对节点的6自由度约束条件(自由或固定或弹簧)/相对弹性梁要素的分布弹簧(部材轴方向+部材轴直角2方向)/连成弹簧(节点处定义)
材料种类 混凝土/钢筋/PC钢材(钢丝、钢棒)/钢板/炭素纤维布/芳香族聚酰酩纤维布/弹性材料(杨氏系统任意输入)/非结构材料(仅考虑单位体积重量的材料)
定义可能荷载 节点荷载/部材荷载(集中、分布、射影长)/温度荷载/強制变形
自动生成荷载 死荷载/预应力荷载/水平震度荷载
静力荷载 单调增加/反复(一定、增加)/反复旋转(一定、增加)
动力荷载 加速度波形(垂直和水平2成分,个别或同时输入)
动力分析 基于Newmark-β法(β=1/4)的直接积分法
衰减 区别要素的刚性比例型(初期刚性、瞬间刚性)/Rayleigh型(初期刚性、瞬间刚性)/区别要素的Rayleigh型(初期刚性、瞬间刚性)
质量原型 Consistent mass matrix/Lumped mass matrix


 平板要素采用了FEM中经常使用的等参数元要素。要素的形状和种类如下图所示。



●输入输出画面的特长

输入输出画面的特长包括:
  • 主画面中窗口可自由嵌入、拉出的灵活界面
  • 对于节点数较多的大规模模型也具备高速的返回、重复功能
  • 支持复制、粘贴、数据检查等方便实用的表格形式输入
  • 鼠标操作即可完成连续梁要素、平板要素等的制作
  • 对应UC-win/FRAME(3D)的数据文件格式共享
  • 支持三维CAD的矩形放大、缩小、纵横调节移动
  • 鼠标托拽操作即可对要素进行移动和旋转
  • 现有模型可粘贴到其他模型重复利用
  • 模型制作顺序的树结构表示
  • 对应模型图的多画面启动
  • 高品质的报告输出功能
  • 強大的检索功能
●主画面

 Engineer's Studio中采用了被称为「丝带」的全新用户界面。「丝带」引用自2007 Microsoft Office System,该技术被认为是未来Windows应用程序的标准形式。「丝带」替代了以往的主菜单、工具栏,将复数个命令按功能进行归类和分组化。由此可方便地访问目的命令。Engineer's Studio的全新概念将这些复杂功能融为一体,实现了高度的操作便利性。下图为主画面示意图。画面上侧的丝带在画面左侧按树结构排列。

●画面示例

<例1>
下图是左侧树目录切换到「描画设定」选项卡,可进行固体表示、节点隐藏等设定,右侧画面中点击鸟瞰图、平面图、侧面图、正面图的按钮,可对各图进行自由排列。

<例2>
复数个表形式的输入画面在1个窗口中并列表示的示意图。可对任意个同时进行并列显示,通过选项卡的切换还可进行再配置。模型内通过鼠标操作可进行节点的追加和削除等,并自动在表内体现操作结果。

<例3>
左图是鼠标操作进行三角形平板要素制作的示意图。空间内按顺序点击3处后按应用按钮,便会自动进行三角形网格的分割。右图的四角形要素是通过托拽空间内的2个点自动生成四角形要素。如图所示均可在小画面对网格分割的大小、要素种类进行设定。

<例4>
调出检索画面进行弹性梁要素检索的示意图。检索要素进行十字线和交点的标记描画。検索要素附有设为选择状态的选项。

<例5>
平板要素在变形状态和扭曲变形时的损伤判定结果的表示画面。右侧是分层的判定图,左侧是要素全体的判定图。

<例6>
报告书出的设定画面。输出时接近目录的形式进行输出设定。

●今后的予定
  • 支持日本道路桥示方书等规定的断面校核功能
  • Engineer's Studio Inplane 开发予定
  • Engineer's Studio 预定开始提供分析支援服务
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