三维板单元动力非线性分析
初版发布:2009.02.27/最新Ver.发布:2021.03.31
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元素、平面连续平板元素进行建模,从而对结构物的非线性行为进行分析的插件。
从梁元素的材料非线性特性来看,本程序支持单轴弯曲的M-φ元素以及双轴弯曲元素两种。M-φ元素有着可以自动确定路桥规格的非线性的功能。
本程序还有以Reissner-Mindlin理论为基础的平板元素、假定悬链线的Cable元素以及
、速度求幂的阻尼元件。
甚至能进行几何非线性(大位移)静/动态分析。也拥有动态分析所必须的固有值分析功能与包含瑞利(Rayleigh)阻尼和区别元素的刚度比例型阻尼的阻尼
在设计支援功能上您可以检查公路桥梁规格与具体的标准规格。
本产品有32bit版与64bit版两种版本。如果要进行节点数、元素数、分析步骤数多的大型模型分析,推荐使用可支持大量内存的64bit版。
Ultimate | Advanced | Lite | Base | |
Engineer's Studio 基础 | ○ | ○ | ○ | ○ |
固有值分析插件 | ○ | ○ | - | - |
动态分析插件 | ○ | ○ | - | - |
M-φ元素插件 | ○ | ○ | - | - |
非线性弹簧元素插件 | ○ | ○ | - | - |
纤维元素插件 | ○ | ○ | - | - |
几何非线性插件 | ○ | ○ | - | - |
平板元素插件 | ○ | ○ | ○ | - |
前川混凝土成分规则插件 | ○ | - | - | - |
活载单杆分析插件 | ○ | ○ | ○ | - |
土木工程结构双轴截面计算(旧标准)插件 | ○ | ○ | ○ | - |
钢构件形变检验插件 | ○ | ○ | - | - |
路桥剩余位移检验插件 | ○ | ○ | - | - |
Cable元素插件 | ○ | - | - | - |
土木工程结构双轴截面计算 (对应部分系数法・H29道示)插件 |
○ | - | - | - |
轴力变动插件 | - | - | - | - |
Engineer's Studio Section | 同捆 | 同捆 | - | - |
▲产品构成
分析上的特点
分析面上的主要特点是,拥有在 UC-win/FRAME(3D)中获得高评价和拥有大量成就的3D纤维元素和以Reissner-Mindlin理论为基础的平板元素,并且可以同时进行这两个元素的材料非线性以及几何非线性(大位移)的静态分析与动态分析。
▲纤维元素的效果图(右侧为数字模型)
平板元素可以形成在厚度方向上的多层式的叠层结构,并可以分别设定每个层不同的材料类型与线性/非线性设置。在适用于平板元素的具体构成原则中,采用了东京大学混凝土研究室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)。本产品的平板元素对UC-win/WCOMD的RC元件在厚度方向进行了多层扩充,不仅限于面内変形还可以进行面外変形的非线性行为分析。
本产品的平板元素还采用了在FEM中常用的等参元素。
▲叠层平板元素的效果图(右侧为数学模型)
通过追加三角形1次元素在复杂的形状范围内进行自动网格分割的时候,可以混合组合四角形1次元素和三角形1次元素(详情请参照下图的Triangular Line)。以及在选择高阶元素的网格元素(四角形次元素、三角形2次元素)后,可以变更低阶元素(四角形1次元素、三角形1次元素)。
・三角形 1次元素 : 3节点元素、形状函数为线性的
・三角形 2次元素 : 6节点元素、形状函数为二次函数
・四角形 1次元素 : 4节点元素、形状函数为线性的
・四角形 2次元素 : 8节点元素、形状函数为二次函数
现版本支持应64bit版,并支持消耗大量内存的大型模型的输入与结果确认。
也支持输出含有大量页数的报告书(例如3万页)。
主要的分析功能
项目 | 内容 |
---|---|
分析 | 静态分析/动态分析/固有値分析/影响线分析(单杆) |
非线性分析 | 材料非线性/几何非线性(大位移理论) 复合非线性(材料非线性与几何非线性同时考虑) |
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 |
元素 | 弹性梁元素/刚体元素/弹簧元素/M-φ元素/纤维元素/平板元素(积层板)/电缆元素/阻尼元素(速度求幂黏性减震器) |
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)/相对弹性梁元素的分布弹簧(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) |
定义可能的荷载 | 从结构元素来看 节点荷载/部材荷载(集中、分布、射影长)/温度荷载/强制变形 从平板元素来看 平板表面载荷(分布载荷)/平板体积力(与质量成比例的作用力) 平板岩土位移(以圆柱形贮水槽为对象。以岩土响应位移为荷载) 平板动压(以圆柱形贮水槽为对象。Husner的近似公式 ) 从Cable元素来看 分布荷载(在全部cable上分布的荷载) /温度荷载 |
自动生成的荷载 | 死荷载/预应力荷载/水平震度荷载 |
静态荷载 | 单调增加/重复(一定、增加)/重复旋转(一定、增加) |
动态荷载 | 加速度波形(垂直和水平2个成分的个别或同时输入) |
动态分析 | 基于Newmark-β法(β=1/4)的直接积分法 |
阻尼 | 区别元素的刚度比例型/Rayleigh型/区别元素的Rayleigh型/(初期刚度、瞬间刚度) |
质量原型 | Consistent mass matrix/Lumped mass matrix |
在动态分析结果中同时显示输入波形
在确认动态解析的时间记录结果时可以读取已输入的地震波形。读取后在新画面中会显示出「显示输入波形」的选项。单机波形图中的地方可以使步骤进行同时模型的变形图与截面力图也将与该步骤同步。
▲在时间记录结果中显示输入波形
非线性特性
可以进行以公路桥梁规格为基准的RC截面的容许弯曲应力检验、弯曲强度检验、平均剪应力检验等,以及剪切强度检验与最小螺纹钢量检验。
・骨架:双线性(对称、非对称)/三线性(对称、非对称)/四线性(对称、非对称)
・内部记录:标准/Takeda/弹性/面向原点/面向最大原点/H11铁路耐震
・骨架:双线性(对称、非对称)/三线性(对称、非对称)/四线性(对称、非对称)/名古屋高速橡胶轴承类型/BMR减震器
・内部记录:标准/Takeda/弹性/面向原点/面向最大原点/H11铁路耐震/正反方向/正方向/反方向/缓冲装置/Clough/滑型/Gap/Hook型
材料 | 结构规则 | |
---|---|---|
混凝土 | 二次曲线 | 是采用了在大量合规标准中用于计算极限弯矩的模型。 |
Hoshikuma | 骨架由考虑了侧向约束效果的n次曲线与应变软化直线构成 (路桥规格)内部记录是【F3Doriginal】与【堺-川岛模型】。 |
|
COM3 | 是东京大学混凝土研究室开发的一种构成原则。 该原则是以2002年日本土木学会制定的混凝土标准规格【抗震性能验证篇】为基础的原则。 |
|
JSCE | 将「COM3」型简化为杆构件用的一种模型。 | |
Mander | 骨架为考虑了侧向约束效果的分数函数分数関数。内部记录是【堺-川岛模型】。 | |
钢筋、钢、PC钢 | 骨架: 双线性(对称、非对称) 三线性(对称、非对称) |
内部记录 :移动强化规则(直线)
/修正 Menegotto-Pinto (堺-川岛) /修正 Menegotto-Pinto (F8) |
碳纤维、 芳纶纤维 |
骨架: 线性(仅限拉紧的一侧) |
无内部记录 |
纤维元素(原本): 采用了刚体连杆・分布式弹簧元素的非线性的梁元素。忽略剪切变形的影响。构件两端的变形和刚度是独立的,适用于分析具有负刚度的构件。由于元素的长度的一半为止都为遵循恒定曲率的假设的刚度矩阵,路桥等遵循恒定曲率的假设的塑料铰链的假设也容易搭配。
纤维元素(1次):采用了形状函数的线性曲线的2节点等参元素。以Timoshenko梁理论为基础、考虑剪切变形的影响。元素长度方向的曲率分布恒定。以构件中央的一高斯积分点的刚度评价为基础,构建高斯积分的元素刚度矩阵。
纤维元素(2次):采用了形状函数的二次曲线的3节点等参元素。
非线性RC平板元素的检验功能上,可计算日本土木学会的【混凝土标准规格(2012,2017)】的损伤指标中的偏差应变第二不变性与归一化累积应变能。以及改善了随着新进行的以非线性平板元素为对象的收缩设置而产生的难以收缩非线性平板元素的问题。也可重现在荷载位移关系中最大峰值后的软化现象。
设计支持
・纤维元素、M-φ元素、弹簧元素的损伤指示
・M-φ元素的损伤指示
・弹簧元素的损伤指示
・应力度计算(以路桥规格为主)
・耐力计算(以路桥规格为主)
・曲率的检验/弹簧元素的检验
・路桥剩余位移检验功能
・路桥道路橋の可塑性率检验(μ=δmax
/ δy、μa=δls2 / (α*δy)
)
・路桥位移检验
・支持CAD数据(DXF・DWG形式)的导入/导出
・支持导出IFC文件
轴力变动插件
土木工程结构双轴截面计算(对应部分系数法・H29道示)插件
活荷载的计算
活荷载的计算是分析单杆的影响线的计算。程序是在作成影响先后移动活动荷载(L荷载、T荷载、夹带荷载)时,也可搜索每个关注点的横截面力最大或最小的位置。。主要用于面向路桥的桥轴方向。
钢构件的应变验证
是以《钢・合成构造标准规格书 耐震设计编》(日本土木学会,2008年制定,2008年2月)为基准进行应变检验。将钢构件通过纤维元素进行模块化,将安全系数与极限应变设定后可以得到检验结果。
在各种检验中NG构件的红色标示
追加了将各种检验后NG的元素在模型图内用红色标示出来的功能。
支持的检验结果有截面检验、极限状态检验、曲率检验、可塑性率检验、位移检验、剩余位移检验与弹簧检验。
▲检验后的NG构件的红色标示
分析模型的示例
支持平板/Cable元素的3D动态及非线性分析软件【Engineer's Studio®】获得了【危机管理设计奖】(RiMDA :Risk Management Design Award)。该奖是公共网络组织为了鼓励危机管理产业的综合设计而创立的。
【Web新闻介绍报道】
建设ITworld
在(家入龙太的官方网站)中,介绍了Engineer's
Studio®获得了危机管理设计奖的内容。
Engineer's
Studio®获得了危机管理设计奖(2013/03/21)
▲ 合影(中央:川崎委员长)
▲ 颁奖仪式的画面
2011年5月11日本公司的结构分析软件产品Engineer's Studio®获得了【第23届 日本中小企业优秀新技术与新产品奖 软件部门优秀奖】。该产品是本公司自创业25年以来与东京大学前川宏一教授一直努力开发的世界一流的高精度的结构分析混凝土分析软件。由此,还向出席会议的前川宏一教授也颁发了【产业-学术-政府合作特别奖】。今后本公司还会继续在性能设计支援软件的改良上努力。
【奖项名称】
软件部门
优秀奖 产业-学术-政府合作特别奖
【申请人姓名】
富朗巴软件科技有限公司
东京大学研究院
工学研究科社会基础设施学学科 教授 前川宏一
【产品名称】
结构分析程序「Engineer's
Studio®」
日刊工业研究所 第23届
中小企业优秀新技术-新产品奖 获奖名单
https://www.nikkan.co.jp/sanken/shingizyutu/23shingizyutu.html
2010年7月8日以运用全方位三维振动破坏实验设备(电子防御)进行的桥梁耐震实验研究【运用电子防御进行的大型试验中得到了什么】为主旨召开的2010年桥梁耐震实验研究成果发表会((主办)(德国)防灾科学技术研究所,世界贸易中心大楼)中进行了【使用高韧性砂浆进行桥梁耐震实验的全方位破坏分析 匿情分析竞赛结果发表与表彰】,本公司职员(甲斐义隆、松山洋人、BrentFleming、安部庆一郎)以及吉川弘道(东京都市大学综合研究所教授)组成的共同小组获得了表彰。运用的解析软件就是本公司forum8开发的动态非线性分析软件「Engineer's Studio®」。
【新闻稿
(2010年 7月 8日)】
动态非线性分析软件「Engineer's
Studio®」的分析结果在电子防御-全方位桥梁耐震实验的破坏分析竞赛中获胜
【演示幻灯片】
・使用高韧性砂浆进行桥梁耐震实验的全方位破坏分析的匿情分析結果 (PDF、837KB)
2009年3月5日以运用全方位三维振动破坏实验设备(电子防御)进行的桥梁耐震实验研究【桥梁能够在多少级别的地震下坚持下去】为主旨召开的2007年与2008年桥梁耐震实验研究研究成果发表会((主办)(德国)防灾科学技术研究所,世界贸易中心大楼)中进行了【C1-2实验预分析竞赛结果发表与表彰】,本公司UC-win/FRAME(3D)分析支援部门成员甲斐义隆、松山洋人以及东京都市大学(旧:武藏工业大学)的吉川研究室组成的共同小组获得了表彰。
【新闻稿
(2009年 3月
6日)】
UC-win/FRAME(3D)的分析支援部门成员获胜!预分析竞赛-纤维模型部门
▲UC-win/FRAME(3D)分析支援部门,
开发责任人、共同获奖者青户扩起
(右数第二位、东京都市大学
吉川弘道研究室)
【分析结果AVI】
【演示幻灯片】
・C1-2实验竞赛
纤维模型部门分析结果
(日文PDF、1,932KB)
【实验模式】
・国立地球科学与防灾研究所
兵库耐震工学研究中心 网站
・点击此处查看视频
【学会发表】
・9th U.S.
National and 10th Canadian
Conference on Earthquake
Engineering (PDF 1,583KB
2010年7月 加拿大 多伦多)
本体价格
■本体价格
产品名 |
价格 |
---|---|
Engineer's
Studio® Ver.10
Ultimate 产品构成:包含轴力变动插件以外所有的插件与Engineer's Studio® Section |
138,000元 |
Engineer's
Studio® Ver.10
Ultimate(不含前川模型) 产品构成:包含前川混凝土成分规则插件、土木工程结构双轴截面计算(对应部分系数法・H29道示) 插件、轴力变动插件以外的插件与Engineer's Studio® Section |
92,000元 |
Engineer's
Studio® Ver.10
Ultimate(不含Cable元素) 产品构成:包含Cable元素插件、土木工程结构双轴截面计算(对应部分系数法・H29道示)插件 轴力变动插件以外的插件与Engineer's Studio® Section |
105,000元 |
Engineer's
Studio® Ver.10
Advanced 产品构成:包含前川混凝土成分规则插件、ES-cable元素插件、土木工程结构双轴截面计算 (对应部分系数法・H29道示)插件、轴力变动插件以外的插件与 Engineer's Studio® Section |
66,000元 |
Engineer's
Studio® Ver.10
Lite 产品构成:包含「Engineer's Studio® Ver.9 Base」与以下插件 ・ES-平板元素插件 ・ES-活荷在单杆分析插件 ・ES-土木工程结构双轴截面计算(旧标准)插件 |
34,000元 |
Engineer's
Studio® Ver.10
Base 产品构成:不包含插件的标准产品 |
23,000元 |
■浮动授权价格
额外支付定价的40%,可以在任意地点和任意PC使用。
产品名 |
价格 |
---|---|
Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate | 55,200元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含前川模型) | 36,800元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含Cable元素) | 42,000元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Advanced | 26,400元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Lite | 13,600元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Base | 9,200元 |
订阅价格
■服务内容
・免费提供版本升级 ・电话技术咨询服务
・咨询服务(电子邮件、FAX) ・下载服务 ・维护信息传送服务
产品名 | 第1年订阅费用 | 往后每年 |
---|---|---|
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate) | 免费 | 41,400元 |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含前川模型)) | 27,600元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含Cable元素)) | 31,500元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Advanced) | 19,800元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Lite) | 13,600元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Base) | 9,200元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate 浮动授权) | 57,960元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含前川模型) 浮动授权) | 38,640元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含Cable元素) 浮动授权) | 44,100元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Advanced 浮动授权) | 27,720元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Lite 浮动授权) | 19,040元 | |
订阅(Engineer's Studio® Ver.10 Base 浮动授权) | 12,880元 |
选项价格/产品构成
选项名称 | 价格 | Ultimate |
Ultimate (不包含前川) |
Ultimate (不包含Cable) |
Advanced | Lite |
Engineer's Studio® Section | 18,000元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-固有值分析插件 | 1,300元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-动态分析插件 | 1,300元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-M-φ元素插件 | 4,600元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-非线性弹簧元素插件 | 4,600元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-纤维元素选项 | 1,300元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-几何非线性插件 | 1,300元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-平板元素插件 | 7,200元 | ● | ● | ● | ● | ● |
ES-前川混凝土成分规则插件 | 42,000元 | ● | - | ● | - | - |
ES-活荷载单杆分析插件 | 1,300元 | ● | ● | ● | ● | ● |
ES-土木工程结构双轴截面计算(旧标准)插件 | 5,900元 | ● | ● | ● | ● | ● |
ES--土木工程结构双轴截面计算(对应部分系数法与H29道示) 插件 |
9,200元 | ● | - | - | - | - |
ES-钢构件应变检验插件 | 1,900元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-路桥剩余位移检验插件 | 1,900元 | ● | ● | ● | ● | - |
ES-Cable元素插件 | 29,000元 | ● | ● | - | - | - |
ES-轴力变动插件 | 6,600元 | - | - | - | - | - |
面向教职、研究人员和学生等教育相关用户提供更加优惠的教育版价格。
教育版价格
产品名 | 教育版价格 |
---|---|
Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate | 110,400元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含前川模型) | 73,600元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Ultimate(不含Cable元素) | 84,000元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Advanced | 52,800元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Lite | 27,200元 |
Engineer's Studio® Ver.10 Base | 18,400元 |
版本开发履历
Engineer's Studio® Ver.9 | ||
更新 | 发布日 | 主要的更新内容 |
10.0.0 | 21/03/31 |
|
操作环境
OS |
Windows 8 /
8.1 /
10 (推荐64bit
OS) ※32bit版32bit OS、64bit OS 均可以运行。 64bit OS系统请用OS提供的32bit embroidery技术运行。 ※64bit版本必须用64bit OS运行。不支持32bit OS。 |
CPU |
英特尔®
i5-3470,i7-3770版本以上或者、同性能的显卡 (推荐 CPU频率 3.2GHz、四核以上) |
所需内存(包含OS) | 推荐4GB RAM以上(由分析模型与分析步骤而不同) |
所需磁盘容量 |
安装大约需要600M以上 计算时需要数MB~数十GB不等。由分析模型与分析步骤而定。 |
显示器(屏幕分辨率) |
1280×800以上、色彩数32bit
屏幕属性请使用标准字体大小,DPI设置使用常规大小(96)。
|
显卡 |
OpenGL
3.0及以上 NVIDIA® GeForce® 8000系列及以上 AMD Radeon™HD 2000系列及以上 Intel® HD Graphics 4000系列及以上 |
输入数据扩展名 | es、esx |
文件输出 |
仅输入的数据:ES 附带结果的数据:ES+folder F8输出编辑插件支持的文件:TXT、HTM、 PPF、DOC、 DOCX、PDF、 JTD、JTDC |
与其他产品的联动 |
<读取> Engineer's Studio®(面内) UC-win/FRAME(3D) UC-1/FRAME(面内) SDNF文件(Steel Detailing Neutral File : 钢结构的行业标准文件格式) (SDF) SI兼容版本 F8旧产品数据($o1) 加速度文件(内容)(ACC) <保存> UC-win/Section SDNF文件(Steel Detailing Neutral File : 钢结构的行业标准文件格式) (SDF) |
备考 | 本产品的图像处理使用OpenGL,因此需要完全支持OpenGL 3.0或更高版本的显卡。 |
作为3D通用分析插件,从2D模型到3D立体结构模型均可制作分析。
以及可以制作使用板元素的FEM模型,构件对应从线性元素到非线性元素,荷载也是从静态荷载到动态荷载均可实行。
可以进行桥梁的静态分析与动态分析,河川结构的耐震计算,水道设施的耐震检测,家住结构的计算
以及其他公司没有的通过与本公司UC-1设计系列桥墩、桥台、基础、震度等产品联动而可以自动生成从保护方法的计算数据中动态分析的数据。
当然可以。但是由于目标不限于梁桥和直桥,因此可以输出的是计算表级别的输出。。
由于可以将其剪切并粘贴到Excel中,因此可以在将结果粘贴到报表模板上的同时对其进行汇总。。
对应于桥梁设计中使用的H14,H24和H29版本的公路桥梁规范。。
另外,横截面检验还支持具体标准规格的极限状态设计方法,甚至可以检查结构。 。
主要进行线性分析与静态分析的顾客请用Lite版,在结构分析中必须进行分线性分析与动态分析的顾客请用advanced版,需要进行非线性的FEM分析的顾客请用ultimate版。
产品详细信息和操作方法可在产品帮助或HP的电子手册中找到。。以及,在本公司定期召开的培训会中会进行动态分析模型,静态分析模型与FEM模型的建模培训,届时会有讲师进行讲解,不明白的地方也可以在问答环节进行提问。尽管需要付费,但还有一个分析支持服务可以创建计算模型,并且我们拥有每年超过100个案例的跟踪记录。。
分析支援服务:https://www.forum8.co.jp/product/ucwin/ES/ESkaiseki.htm
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