| ●Engineer's Studio Ver.1.00 | 3차원 플레이트 동적 비선형 해석 |
●머릿말
신제품 Engineer's Studio는, 당사가 프레 처리～계산 엔진～포스트 처리까지의 모두를 자사 개발한 3차원 유한요소법（FEM）해석 프로그램입니다. 토목•건축 구조물의 부위를 1개봉으로 선정한 보요소나 평면적으로 연속한 평판요소로 모델화하여, 구조물의 비선형 거동을 해석하는 툴입니다.
●해석의 특징
해석면에서의 주된 특징은, UC-win/FRAME(3D)에서 높은 평가와 많은 실적이 있는 3차원 파이버요소와 Reissner-Mindlin이론에 기인한 평판요소를 갖추고 있는 것, 그리고 그러한 재료 비선형 및 기하학적 비선형(대변위)을 동시에 고려한 정적 해석 및 동적 해석이 가능한 점입니다.
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| ▲파이버요소의 이미지도(우측이 수학 모델) | ||
평판요소는 두께 방향으로 복수의 층을 가지는 적층 구조로 할 수 있으며, 각 층에는 다른 재료 종류나 선형•비선형의 설정을 개별적으로 정의할 수 있습니다. 평판요소에 적용할 콘크리트 구성칙에, 동경대학 콘크리트 연구실에서 개발된 세계적으로 평가가 높은 철근 콘크리트 비선형 구성칙(분산 균열 모델)을 채용하고 있습니다. 본 제품의 평판요소는, UC-win/WCOMD의 RC요소를 두께 방향으로 다층으로 확장하여, 면내 변형 뿐만 아니라 면외 변형의 비선형 거동도 해석 가능하게 했다고도 말할 수 있습니다.
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| ▲적층 평판 요소의 이미지도(우측이 수학 모델) | ||
주된 해석 기능을 다음에 나타냅니다.
| 항 목 | 내 용 |
| 해석 | 정적 해석/동적 해석/고유값 해석 |
| 비선형 해석 | 재료 비선형/기하학적 비선형(대변위 이론)/복합 비선형(재료 비선형과 기하학적 비선형을 동시에 고려) |
| 적용 이론 | 미소 변위 이론/대변위 이론/탄성바닥위의 보 이론/Bernoulli-Euler의 보이론/Timoshenko보이론(전단 변형 고려)/Reissner-Mindlin이론 |
| 요소 | 탄성보요소/강체요소/보요소/Ｍ－φ요소/파이버요소/평판요소(적층 플레이트) |
| 경계 조건 | 절점에 대해서 6자유도의 구속 조건(자유or고정or스프링)/탄성보요소에 대해서 분포스프링(부재축방향＋부재축 직각2방향)/연성스프링(절점에 정의) |
| 재료의 종류 | 콘크리트/철근/PC강재(강연선, 강봉)/강판/탄소 섬유 시트/아라미드 섬유 시트/탄성 재료(탄성계수를 임의로 입력)/비구조 재료(단위체적중량만을 고려한 재료) |
| 정의 가능한 하중 | 절점하중/부재하중(집중, 분포, 사영장)/온도하중/강제변위 |
| 자동 생성하는 하중 | 사하중/프리스트레스하중/수평 진도 하중 |
| 정적 하중 | 단조 증가/반복(일정, 증가)/반전 반복(일정, 증가) |
| 동적 하중 | 가속도 파형(연직과 수평 2성분의 개별 또는 동시 입력) |
| 동적 해석 | Newmark-β법(β＝1/4)에 의한 직접 적분법 |
| 감쇠 | 요소별 강성 비례형(초기 강성, 순간 강성)/Rayleigh형(초기 강성, 순간 강성)/요소별 Rayleigh형(초기 강성, 순간 강성) |
| 질량 매트릭스 | Consistent mass matrix／Lumped mass matrix |
평판요소는 FEM에서 자주 이용되는 아이소파라메틱 요소를 채용하고 있습니다. 요소의 형상과 종류를 아래 그림에 나타냅니다.
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●입출력 화면의 특징
입출력 화면의 특징은,
・메인 화면에 윈도우를 자유롭게 끼워넣기•꺼내기 가능한 Dockable 인터페이스
・절점수가 많은 대규모 모델이라도 고속으로 동작하는 언도•리도 기능
・복사•붙이기나 데이터 체크가 용이한 표형식 입력
・마우스 조작에 의한 연속보요소 작성, 평판요소 작성등
・UC-win/FRAME(3D)의 데이터 파일 가져오기 대응
・3차원 CAD와 같은 사각형 확대•축소•종횡 이동
・마우스의 드래그 조작에 의한 요소의 이동•회전
・기존 모델에 다른 모델을 간단하게 붙이기 가능
・모델 작성 순서를 알 수 있는 트리 구조
・모델도의 복수 화면 기동에 대응
・고품질의 리포트 출력 기능
・강력한 검색 기능
을 들 수 있습니다.
| ●메인 화면 Engineer's Studio에서는 [리본]이라고 불리는 새로운 유저 인터페이스를 채용하고 있습니다. [리본]은, 2007 Microsoft Office System에서 도입되어, 종래의 Windows애플리케이션에 있어서 표준이 된다고 하는 기술입니다. [리본]은 종래의 메인 메뉴나 메인 툴바로 치환되어, 복수의 커맨드를 기능마다 정리해서 그룹화하고 있습니다. 이것에 의해, 원하는 커맨드에 간단하게 액세스 할 수 있습니다. 이 새로운 개념을 복잡한 기능을 가진 Engineer's Studio에 도입함으로써 사용하기 쉬운 조작성을 실현했습니다. 우측 그림은 메인 화면의 모습입니다. 화면 상단에 리본이, 화면 좌측에 트리가 줄지어 있습니다. |
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규격의 사정에 의해 모든 입출력 화면을 소개할 수 없기 때문에, 몇개를 픽업해서 간단하게 해설하겠습니다.
＜예1＞
아래 그림은, 좌측 트리를 [표현 설정]탭으로 전환하여 솔리드 표시나 절점의 비표시등의 설정을 하고, 우측 화면에서는 조감도•평면도•측면도•정면도를 표시시키는 버튼을 눌러서 각 그림을 자유로이 늘어놓은 모습입니다.
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＜예2＞
복수의 표형식 입력 화면을 1개의 윈도우 내에 나란히 한 모습입니다. 몇개라도 동시에 나란히 할 수 있으며, 탭으로 전환하도록 재배치하는 것도 가능합니다. 모델 내를 마우스 조작에 의해 절점을 추가•삭제등을 하면, 자동적으로 표에도 반영됩니다.
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＜예3＞
좌측 그림은 삼각형의 평판요소를 마우스 조작으로 작성한 모습. 공간내의 3장소를 차례로 클릭하여 적용 버튼을 누르면 자동적으로 삼각형의 메쉬 분할이 실행됩니다. 우측 그림의 사각형 요소는, 공간내의 2점을 드래그함으로써 자동적으로 사각형 요소가 생성됩니다. 어느쪽도 메쉬 분할의 사이즈나 요소 종류를 그림에 나타내는 소화면으로 설정합니다.
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＜예4＞
검색 화면을 호출하여 탄성보요소를 검색한 모습. 검색된 요소에 십자선과 교점에 표시가 표현됩니다. 검색한 요소를 선택 상태로 하는 옵션도 있습니다.
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＜예5＞
평판요소가 변형한 상태와 변형에 의한 손상 판정 결과를 동시에 표시시킨 모습입니다. 우측은 층마다 판정한 그림, 좌측은 요소 전체로써 판정한 그림입니다.
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＜예6＞
리포트 출력을 설정하는 화면입니다. 출력했을 때의 목차에 가까운 이미지로 출력 설정을 합니다.
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●향후의 예정
초판에서는 도로교시방서등의 규범에 준거한 단면 검토 기능을 탑재하지 않았습니다. 다음판 이후에 대응할 예정입니다. 또한 2차원 문제에 특화한 신제품을 Engineer's Studio를 베이스로 하여 개발할 예정입니다. 많은 기대 부탁드립니다.
| Engineer's Studio 체험 세미나 ●일시 ： 2009년 2월 13일（금） 13:30～17:00 ●참가비 ： 무료 ●본회장 ： 포럼에이트 동경 본사 GT타워 세미나룸 TV회의 시스템으로 동경・오사카・나고야・후쿠오카에서 동시 개최 |
| Engineer's Studio 해외 체험 세미나 ●일시 ： 2009년 3월 24일（화） 한국（서울） 2009년 3월 25일（수） 중국（상해・북경） ●참가비 ： 무료 |
■Engineer's Studio Ver.1.00 릴리스 예정일：2009년 1월
