ES(三維板單元動力非線性分析(Engineer's Studio))

Engineer's Studio是日本FORUM8公司開發的三維板單元動力非線性分析軟體，簡稱ES。ES是從前處理計算引擎到後處理全部自行開發的三維有限要素法（FEM）分析程式。是將土木、建築結構物的部位通過桿狀梁要素、平面連續平板要素進行模型化，對結構物的非線性行為進行分析的工具。

基本介紹

• 中文名：ES
• 外文名：Engineer's Studio
• 研發公司：日本FORUM8公司
• 屬於：三維板單元動力非線性分析軟體

程式概要

1. 與斷面連動的M－φ要素彈簧要素（M－θ特性）的自動算出
2. 對應曲率校核、彈簧要素校核
3. 對應道路橋的殘留位移校核
4. 固有值分析時對應Frame要素和彈簧要素的剛性低減
5. 通過考慮連行荷載中的分布荷載，對應列車荷載「EA荷載」的牽引分布荷載
6. 運用平板要素的圓筒水槽中根據地質應答位移的荷載載入功能
7. 運用平板要素的圓筒水槽中動水壓荷載載入功能

程式特長

分析面的主要特長是統括了基於UC-win/FRAME(3D)的高度評價；擁有諸多實績的三維纖維要素及Reissner-Mindlin理論，此外，程式還同時考慮材料非線性和幾何非線性（大位移）的靜力分析和動力分析。

平板要素可在厚度方向支持複數個層的積層結構，各層可分別定義不同材料種類及線性、非線性設定。平板要素所適用的混凝土構成原則中採用了東京大學混凝土研究室所開發的獲得世界廣泛好評的高鋼筋混凝土非線性構成原則（分散裂縫模型）。本產品的平板要素對UC-win/WCOMD的RC要素在厚度方向進行了多層擴充，不僅局限於面內変形還可以進行面外変形的非線性行為分析。

主要分析功能如下所示。

項　目	內　容
分析	靜力分析/動力分析/固有値分析
非線性分析	材料非線性/幾何學非線性（大位移理論）/複合非線性（材料非線性和幾何學非線性同時考慮）
適用理論	微小位移理論/大位移理論/彈性板的梁理論/Bernoulli-Euler的梁理論/Timoshenko梁理論（考慮剪下斷面變形）/Reissner-Mindlin理論
要素	彈性梁要素/剛體要素/彈簧要素/M－φ要素/纖維要素/平板要素（積層板）
界限條件	相對節點的6自由度約束條件（自由或固定或彈簧）/相對彈性梁要素的分布彈簧（部材軸方向+部材軸直角2方向）/連成彈簧（節點處定義）
材料種類	混凝土/鋼筋/PC鋼材（鋼絲、鋼棒）/鋼板/炭素纖維布/芳香族聚醯酩纖維布/彈性材料（楊氏系統任意輸入）/非結構材料（僅考慮單位體積重量的材料）
定義可能荷載	節點荷載/部材荷載（集中、分布、射影長）/溫度荷載/強制變形
自動生成荷載	死荷載/預應力荷載/水平震度荷載
靜力荷載	單調增加/反覆（一定、增加）/反覆旋轉（一定、增加）
動力荷載	加速度波形（垂直和水平2成分，個別或同時輸入）
動力分析	基於Newmark-β法（β=1/4）的直接積分法
衰減	區別要素的剛性比例型（初期剛性、瞬間剛性）/Rayleigh型（初期剛性、瞬間剛性）/區別要素的Rayleigh型（初期剛性、瞬間剛性）
質量原型	Consistent mass matrix/Lumped mass matrix

平板要素採用了FEM中經常使用的等參數元要素。要素的形狀和種類如下圖所示。

輸入輸出畫面的特長包括：

• 主畫面中視窗可自由嵌入、拉出的靈活界面
• 對於節點數較多的大規模模型也具備高速的返回、重複功能
• 支持複製、貼上、數據檢查等方便實用的表格形式輸入
• 滑鼠操作即可完成連續梁要素、平板要素等的製作
• 對應UC-win/FRAME(3D)的數據檔案格式共享
• 支持三維CAD的矩形放大、縮小、縱橫調節移動
• 滑鼠托拽操作即可對要素進行移動和旋轉
• 現有模型可貼上到其他模型重複利用
• 模型製作順序的樹結構表示
• 對應模型圖的多畫面啟動
• 高品質的報告輸出功能
• 強大的檢索功能

平板要素採用了FEM中經常使用的等參數元要素。要素的形狀和種類如下圖所示。

主畫面

Engineer's Studio中採用了被稱為「絲帶」的全新用戶界面。「絲帶」引用自2007 Microsoft Office System，該技術被認為是未來Windows應用程式的標準形式。「絲帶」替代了以往的主選單、工具列，將複數個命令按功能進行歸類和分組化。由此可方便地訪問目的命令。Engineer's Studio的全新概念將這些複雜功能融為一體，實現了高度的操作便利性。下圖為主畫面示意圖。畫面上側的絲帶在畫面左側按樹結構排列。

主界面