三维框架结构的非线性动静力分析程序

开发背景
	本程序为三维框架结构的非线性动静力分析的通用软件。程序的分析部采用了日本佐贺大学城市工学科井岛研究室所开发的非线性计算方法，同时还采用本公司技术顾问後藤茂男教授(佐贺大学名誉教授)的大位移理论，因此，本程序不仅适用于通常结构的微小变形分析，也适用于地震作用下的强非线性计算和长大桥等结构物的大变形计算。除了一般的动静力分析，程序还能进行工程的钢筋混凝土等的复合断面特性计算，PC荷载计算，车辆等的活荷载计算以及往复力学本构关系（材料应变与应力，部件断面力与位移）的设定。程序备有弹性单元，纤维单元，M-φ单元，刚体单元和弹簧单元，作用的荷载可设为单工况荷载，组合工况荷载，顺序加载和地震波加载。通过简单的设定能容易地进行地震分析，Push-over计算和强度的效核。程序的前后处理和部分计算过程是本公司在近20年界面设计和工程计算技术积累的基础上设计而成，采用当前世界最先进的计算机界面显示技术，具有操作简单，输入容易，显示直观，形象等特点，是结构分析计算，工程项目效核，学习教学，设计研究的有效工具。 ICCI2004The First International Conference on Construction IT (15-17 August 2004) Keynotelecture / Paper announcement
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程序概要

三维框架结构的静力，动力，线性，非线性解析部。工程设计上实用,便利的截面轮廓编辑器和材料编辑器。备有非线性弹簧要素，纤维模型的非线性要素和地盘弹簧要素。适用于不同范围内的各种结构物，包括各种各样的构造形式，空间形状以及材料特性。

分析范围
3维空间分析/线弹性分析/几何非线性分析
几何非线性与材料非线性分析/动力线性与动力非线性分析

荷载种别	定义内容
单一荷载/组合荷载	荷载工况的逐一定义，多荷载工况的组合定义
静力作用过程/动力作用时程	单调变化（递增，递减，往复）荷载，动的地震力

(※活荷载目前尚未支持，今后升级版中将无偿提供)

特长
应力分布的表示，任意节点的瞬间反应（位移，速度，加速度，反力等），考虑变形几何刚性的分析模型，简易地震波做成（多种多样可选择波形，振幅与周期的自由设定），实际地震动的输入，3方向波，水平两波输入方向角度的变更。
提供的要素
弹性要素，纤维要素（线性或非线性），弹簧要素（线性或双线性，单侧或双侧），地盘弹簧要素（线性刚度和耦合刚度），刚体要素。
弹簧要素
6种形式:零刚度的自由形式，无限大刚度的固定形式，线性刚度形式，双线性刚度形式，正方向单侧双线性刚度形式，负方向单侧双线性刚度形式。
输入·输出界面
截面编辑-从简单几何形状截面到复杂形状的截面组合；基于梁要素实体变形的计算，外力作用下的结构实际变形的表示；死荷载的自动生成；2种部材在交接处端面成一定角度配置时自重的精确计算；容易编辑的滞回曲线和截面轮廓，截面构成，材料类别，关联材料履历帐单；最后截面中钢筋，钢板，规格品的配置；根据截面的形状和构成，正确自动算出部件的自重和体积；当2要素端截面匹配性失调时，程序能自动计算来自要素自重的节点荷载。

	钢筋混凝土桥墩		钢制桥墩
	刚性框架桥墩		桩基础桥墩(原则上适用于静态分析)
	地震时水平力分散结构桥．免震桥		刚性框架桥

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程序的特长

[解析功能]

为了对来自全方向的荷载给以正确地计算，以及结构非线性部件的模拟，不同于以往构件的力学模型，是采用纤维要素模型。该模型能够正确地反应动过程中的轴力变化影响和2方向轴弯曲的影响，适合于来自全方向的荷载作用计算。钢筋材料和混凝土材料的非线性滞回模型是基于日本道路协会出版的《道路桥示方书．V抗震设计》（图-1）设定的，在外力的作用下随着轴力的变化以及反应经历的更新，使得截面力学特性将自动地更新。反应中截面配筋的座屈也能被容易地考虑到（图-2）。另外由于采用了後藤茂男教授(佐贺大学名誉教授:弊社技术顾问)的大位移理论，能够计算出几何学的非线性影响，地震反应中P-Δ效应被自动地考虑到。基于以上功能，目前为止框架结构解析中在精度上受到限制的桥(拱桥，刚性框架桥，刚性框架桥墩，有偏心桥墩的桥，曲线桥等)的解析变得简单，高精度的三维非线性分析也变为可能。另外，由于提供了地盘(藕合)弹簧要素和非线性弹簧要素，也能够分析普通桥的场地影响以及墩上支座的影响。动力解析中首先进行固有特征值分析再按要素刚性比例设定衰减，采用积分法求解。

[输入机能]

利用程序提供的几何形状库能够容易地作成任意形状截面，并且自动精确地计算截面参数。由于采用截面扭转的薄膜理论，能准确地计算簿壁截面的扭转参数。程序中还装有网格自动生成的功能，使得纤维要素模型的非线性分析变得简单（图-3）。另外，节点坐标也能直接输入或者来自表计算程序的数据复制（图-4）。

[表示·输出机能]

对于纤维要素，既能基于预先定义的损伤基准判断结构反应的损伤程度（图-5），也能用实体形状表示构件的变形（图-4）。在复数荷载工况作用下的弹性解析中，可以抽出反应中最大·最小截面力所对应荷载工况（图-6）。同时与本公司的提供的免费程序［F8标准输出］连动，能够自动生成带有目录的解析报告书，该报告书保存可以选择MS-Word， PDF或者html等文件输出格式。

图-1
《道路桥示方书·V抗震设计》提供的混凝土材料的非线性滞回模型曲线