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Engineer's Studio® Ver.6 三維積層平板、索單元動力非線性解析 ●發行　2016年9月12日 FEM解析

前言

Engineer's Studio® Ver.6新增了以下功能。 增加了平板要素的三角形1次要素 改善了平板要素的四角形1次要素 擴張了非線性RC平板要素的引力張力軟化係數C 平板要素的高次要素向低次要素變換的功能 節點或要素所屬群組的編輯功能 動態解析結果同時表示輸入波形 增加Pushover解析事例

平板要素新增三角形1次要素

因為以往無法利用三角形1次要素。比如將複雜形狀自動網格分割的時候，四角形1次要素和三角形1次要素的組合混在是不能實現的。這一次的升級，增加了三角形1次要素，使之成為可能。（參照圖1的Triangular Liner）。三角形1次要素為參考以下文獻[1][2]所定義的要素。 文獻[1] Long Yuqiu, Xu Yin, Generalized conforming triangular membrane element with vertex rigid rotational freedoms, Finite Elements in Analysis and Design, Volume 17, Issue 4, 1994, Pages 259-271. 文獻[2] Soh. A., Long, Z.F. & Cen, S., 1999, A new nine DOF triangular element for analysis of thick and thin plates. Computers & Structures, 24,408-417.

平板要素的四角形1次要素改善

四角形1次要素參考文獻[3]做了一些變更。跟以往相比，要素的性質提升，品質較以往更好，新的三角形1次要素以外，平板要素的種類還有以下：（圖1、圖2）。 　・三角形1次要素：3節點要素、形狀關數為1次 　・三角形2次要素：6節點要素、形狀關數為2次 　・四角形1次要素：4節點要素、形狀關數為1次 　・四角形2次要素：8節點要素、形狀關數為2次 ▲圖1　平板要素的種類 文獻[3] Soh, A., Cen, S., Long, Y. & Long, Zh., 2001, A new twelve DOF quadrilateral element for analysis of thick and thin plates. Eur. J.Mech. A/Solids, 20, 299-326. 圖3為複雜的形狀中將混在的四角形1次要素和三角形1次要素自動網格分割的例子。 ▲圖2　平板要素作成的命令三種 ▲圖3　四角形和三角形的1次要素混在 自動網格分割

非線性RC平板要素的引力張力軟化係數C的擴張

將無鐵筋混凝土用非線性平板要素作成模型的情況下可以從2個軸的方向設定引力張力軟化係數C（Cx、Cy）。與此同時，增加了無鐵筋混凝土的引力張力軟化係數Cx、Cy從破壞能源和要素寸法可以自動算出功能。並且改善了平板斷面的輸入畫面使之更加便捷（圖4）。 ▲圖4　平板斷面的輸入畫面

將平板要素的高次要素變換為低次要素的功能

選擇高次要素的網格要素（四角形2次要素、三角形2次要素）、低次要素（四角形1次要素、三角形1次要素）之間互換的命令「2次要素→1次要素」。不使用中間結點作為支點，就可以實現這兩者的變更（圖5）。 ▲圖5　高次要素向低次要素變換按鍵

節點和要素所屬群組的編輯功能

選擇多個節點或要素，創建【所屬群組編輯】命令進行群組變更（圖6）。 ▲圖6　所屬群組的編輯

動態解析結果與輸入波形同時顯現

動態解析的時間曆結果確認時可以調出輸入地震波形的按鍵。調出後，新的畫面會表示出「表示輸入波形」。點擊波形表格前進至下個階段，模型的變形圖和斷面力圖在這個階段可以實現同步（圖7）。 ▲圖7　表示時間曆結果表示輸入波形

新增Pushover解析實例

執行Pushover解析地震時根據保有水平耐力法檢查的事例作成。（圖8、圖9、圖10）。 幫助裡解說了「Engineer's Studio® Help｜Technicalnote｜Pushover解析事例」。承重變位曲線的作成方法可以參考一下。事例數據有以下三種。 　・Pushover-Rahmen-Case1.es 　・Pushover-Rahmen-Case2.es 　・Pushover-Rahmen-Case3.es ▲圖8　Pushover 解析模型例 ▲圖9　Pushover 解析變形圖 ▲圖10　Pushover解析的承重變位關係

(Up&Coming '16　秋季號刊載)

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