CivilFEM功能介绍-土木工程高级非线性实体仿真软件

CivilFEM powered by Marc是一款独立的土木工程软件,具有独立的前处理和后处理,因其内置了MSC Marc的求解器作为其计算核心,因此继承了世界级老牌通用有限元分析软件Marc卓越的非线性分析能力,使其具有了“土木工程领域行业软件中非线性分析之王”的美誉。

CivilFEM主要亮点

  1. 完美支持全中文界面,多语言还包括英语、西班牙语、法语、日语等;
  2. 支持中国设计规范;
  3. 超强的非线性计算和分析能力;
  4. 支持IGES、Step、DXF等多格式的CAD文件导入建模;
  5. MS Office操作界面,便于用户使用;
  6. 项目设计中,可以根据需要随时变换单位;
  7. 利用标量、向量组合表示的高度参数化建模系统;
  8. 支持定义与时间相关的非线性材质;
  9. 支持参数化输入;
  10. 支持并行计算;
  11. 支持Python和宏命令实现软件自定义功能;
  12. 分析计算完成后根据用户设置自动打印分析报告、计算书。

CivilFEM支持的分析类型包括

静态结构分析

静态分析是结构分析中最基本的分析类型。在整个分析过程中,施加的荷载为常数,不随时间的变化而变化,主要计算结构的内力和变形。程序自带设计模块,主要采用应力计算法,使用考虑安全系数的结构失效理论校核结构设计是否满足工况要求。

静态结构分析的主要功能特色包括:

  • 静态分析可以是非线性分析,但非线性属性须与与时间无关;
  • 可在静态分析完成后,对同一个模型开展后续的动力行为分析;
  • 考虑结构的收缩徐变效应;
  • 高级材质行为自定义

渗流分析

渗流分析计算在渗流环境中,线性和非线性条件下结构中所有渗流水头的分布。在CivilFEM中,渗流分析的主要特点包括:

  • 可计算二维和三维模型的静态和瞬态的渗流分析
  • 可考虑饱和/不饱和水力特性和热接触
  • 可设置各向同性或正交各向异性的水力传导率
  • 可设定为每个方向的不同水力传导率。
  • 可在整块土壤或特定结构中对总水头或任意渗流条件进行分析

热传导分析

热传导分析用于计算分析线性和非线性热传导问题中结构的温度分布。非线性属性包括温度相关性、潜热效应,流动方向上的热对流、热接触和对流和辐射等非线性边界条件。

瞬态分析

CivilFEM瞬态分析主要分析结构初始边界值的问题,CivilFEM使用三种方法进行瞬态动态分析:完全法、缩减法、模态叠加法。

完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应(没有矩阵缩减),允许包括各类非线性特性(如塑性、大变形和大应变等),它是3种方法中功能最强、最容易使用的方法。

允许施加所有类型的载荷,如节点力、外加的(非零)位移和单元载荷(压力和温度),还允许通过数组参数指定表边界条件。允许在实体模型上施加载荷。

模态分析

CivilFEM采用Lanczos方法提取特征值(固有频率)和特征向量(模式形状),并将提取的模式应用于瞬态分析或频谱响应计算。

CivilFEM可以选择要提取的模态阶数或模态范围,Sturm序列检查验证是否已找到所有必需的特征值。用户也可以选择提取大于零的最低频率。特征值提取由Lanczos迭代方法中所有模式的最大迭代次数控制。

谐响应分析

任何持续的循环载荷都会在结构系统中产生持续的循环响应。谐波响应分析提供了预测结构在持续动态行为作用下的性能,从而验证设计是否能成功克服强迫振动的共振,疲劳和其他有害影响。

CivilFEM还会考虑动力求解中非线性变形初始应力、结构中变化、对本构关系的影响

屈曲分析

CivilFEM可以在线性分析中提取特征值以获得线性屈曲载荷,也可以基于增量刚度矩阵对非线性问题中的屈曲载荷进行特征值分析。对内部结构内部进行屈曲分析时,可以根据结构形式进行线性屈曲分析或非线性屈曲分析。

地震响应分析

CivilFEM具有强大额地震分析能力。用户可以根据国际标准计算已知谱激励下结构的响应,也可以输入自定义响应谱。自动模态和方向可以和典型的地震进行组合,用户可以选择定义模态分析,如预应力模态分析,以及地震分析定义中要提取的频率范围或模态数。

大变形和大应变分析

CivilFEM采用的MSC Marc求解器是当今大型商用软件中最好的非线性求解器之一,CivilFEM将优秀的求解能力与有限元建模能力相结合,可以方便地解决各种复杂的非线性问题,为用户在几何非线性方面提供高精度的预测结果。精确的步长、收敛选项和算法使分析人员完全控制解决方案的过程,并将减少收敛时间。

CivilFEM的典型应用场景

桥梁工程领域

  • 施工过程中的非线性响应演化;
  • 收缩和徐变问题
  • 梁、壳、实体中的预应力混凝土分析,包括短期和长期预应力损失
  • 特殊荷载,包括移动荷载、分布荷载等
  • 混凝土时变属性自定义
  • 土-结构相互作用分析
  • 支持按结构设计标准进行结构设计,包括AASHTO、EC等
  • 非线性多体高级接触分析:breaking, glue, cohesion, friction.
  • 应力强化塑性材料:Buyukozturk、各向同性塑性等
  • 开裂分析:混凝土开裂、木材开裂等
  • 完全非线性瞬态分析
  • 热分析:稳态和瞬态热分析
  • 热-结构耦合分析
  • 渗流分析:稳态和瞬态渗流
  • 正交各向异性材料分析

高层与大型公共建筑

  • 钢结构、混凝土和预应力混凝土结构的结构检查与设计;
  • 施工过程的瞬时和非线性演变分析
  • 材料的时变属性自定义
  • 土-结构相互作用分析:边坡稳定、挡土墙、渗流、基础
  • 土力学行为模型: Drucker-Prager、MohrCoulomb(cohesion and variable angle of friction)、Tensile Cam-Clay
  • 非线性多体高级接触
  • 结构的地震响应分析:响应谱或非线性时程分析
  • 热传递分析:稳态传热和瞬态传热
  • 热分析:包括防火设计
  • 混凝土收缩和徐变
  • 开裂分析:混凝土、木材等
  • 预应力混凝土非线性弹簧和阻尼分析
  • 非线性屈曲分析
  • 随动力和大挠度分析

钢结构

  • 基于设计规范的结构检查和设计,支持中国规范(EC3,AASHTO, AISC,British Standard, China-GB50017, ASME, Indian Standard)
  • 施工工程的非线性静态或瞬时演化分析
  • 土-结构相互作用分析
  • 非线性多体高级接触:: breaking, glue, cohesion, friction.
  • 结构的地震响应分析:响应谱和非线性时程分析
  • 谐响应分析
  • 模态分析
  • 响应谱分析
  • 正交材料属性定义
  • 硬化法则(kinematic, isotropic and combined)和大位移
  • 非线性材料模型,弹簧、阻尼、桁架、拉索
  • 热传递:稳态和瞬态分析
  • 热-结构分析、热相关材料属性定义
  • 线性屈曲(特征值)、非线性屈曲、后屈曲分析
  • 全部或部分结构倒塌分析

水工大坝分析

  • 施工过程瞬时和非线性行为演化分析
  • 热传递分析:大体积混凝土养护期间热力学分析
  • 热-结构分析
  • 多体高级接触分析:cohesion, breaking, glue
  • 渗流分析:稳态或瞬态
  • 材料的时变属性定义
  • Hydrodynamic Masess (模态、谱、瞬态)
  • 非线性完全瞬态分析
  • 混凝土收缩徐变
  • 混凝土开裂分析
  • 初始应力分析
  • 预应力混凝土分析:梁、壳、实体
  • 土-结构相互作用分析
  • 非线性材料行为准则: DruckerPrager, Mohr-Coulomb (cohesion and variable friction angle) and Cam-Clay (Initial tensile stress)

岩土工程分析

  • 非线性材料行为准则: 2D and 3D Mohr-Coulomb with variable “c” and “ϕ”, CamClay (Initial tensile stress), Drucker-Prager, Hyperbolic
  • 施工过程中的瞬时及非线性演化分析
  • 渗流分析:稳态和瞬时
  • 渗流-结构耦合分析-流固耦合问题
  • 材料的时变属性定义
  • 土-结构相互作用分析
  • 地形的初始应力状态:地下水位、总应力和有效应力
  • 多体高级接触:cohesion, static and sliding friction coefficients
  • 边坡稳定分析
  • 预应力混凝土分析
  • 混凝土收缩徐变分析
  • 开裂分析
  • 非线性弹簧和阻尼
  • 热-结构分析

海工结构物

  • 钢结构、混凝土和预应力混凝土结构检查和设计
  • 施工过程中响应的非线性演变
  • 材料的时变属性定义
  • 土-结构相互作用分析
  • 土的非线性行为法则:Drucker-Prager, Mohr-Coulomb (cohesion and variable angle of friction) and Tensile Cam-Clay
  • 硬化法则:Kinematic, isotropic & combined
  • 混凝土收缩徐变
  • 非线性多体高级接触问题
  • 抗震设计:反应谱和非线性时程分析
  • 渗流分析
  • 开裂和破碎分析
  • 非线性弹簧和阻尼
  • 支持利用Python自编脚本的自定义高级功能
  • 随动力和大挠度
  • 初始应力、有效应力
  • 预应力混凝土分析

抗震设计

  • 施工过程中瞬时和非线性行为的演化
  • 材料的时变属性
  • 土-结构相互作用分析
  • 土的非线性准则: Drucker-Prager, Mohr-Coulomb (cohesion and variable angle of friction) and Cam-Clay (Initial tensile stress)
  • 非线性多体高级接触问题
  • 结构地震响应分析:响应谱和非线性时程分析
  • Hydrodynamic Masses (modal, spectral & transient)
  • 热传递分析
  • 热-结构耦合分析
  • 完全非线性瞬态分析
  • 开裂分析:(混凝土、木材等)
  • 非线性弹簧和阻尼
  • 非线性屈曲
  • 边坡稳定分析
  • 渗流分析
  • 基于Python的参数化分析以及二次开发
  • 随动力和大挠度

结构损伤分析

  • 施工过程瞬时和非线性演化问题:部分或整体结构倒塌模拟
  • 料的时变属性定义
  • 土-结构相互关系分析
  • 土力学行为准则模型: Drucker-Prager, Mohr-Coulomb (cohesion and variable angle of friction) and Cam-Clay (Initial tensile stress)
  • 非线性多体高级接触
  • 渗流分析:稳态或瞬时分析
  • 地震响应分析:响应谱或非线性时程分析
  • 正交各向异性材料分析
  • 硬化准则:kinematic, isotropic and combined
  • 热传递:稳态或瞬时分析
  • 热-结构分析
  • 混凝土收缩徐变分析
  • 开裂分析(混凝土、木材)
  • 预应力混凝土分析:梁、壳、实体

核电站结构分析

  • 支持非线性混凝土和钢筋规范以及质量保证服务
  • NRC、ASME、ISO-9001 开发者认证
  • 施工过程瞬态和非线性行为演化分析
  • 材料的时变属性
  • 图-结构相互作用分析
  • 土的非线性行为准则: Drucker-Prager, Mohr-Coulomb 、Tensile Cam-Clay
  • 非线性多体高级接触
  • 结构地震响应分析:响应谱分析或非线性时程分析
  • Hydrodynamic Masses:模态、谱、瞬态
  • 热传递和热-结构耦合分析
  • 开裂、破碎分析
  • 收缩徐变分析
  • 非线性弹簧和阻尼分析
  • 正交性材料
  • 随动力与大挠度
  • 应力强化塑性材料:钢筋和混凝土
  • 预应力混凝土结构分析

即将推出的CivilFEM2019中新增的功能包括:

  • Hoek&Brown 材料模型
  • 在渗流分析中在不同工况中定义不同的水压力
  • 新的粘结单元(利用相对位移函数定义的接触刚度)
  • 由节点定义的一般混凝土截面
  • 新的用户结果展示形式
  • 可跨结构单元绘制平均计算结果
  • 改进了基于Eurocode 2裂缝检查要求的有效配筋率计算结果

长河

本名孙勇,目前在哈工大交通学院桥梁系读博士,正在毕业中,10kN.com博主。一家之言,仅供参考,若有不妥,欢迎探讨。

相关推荐

暂无评论

发表评论

您的电子邮件地址不会被公开,必填项已用*标注。

微信扫一扫

微信扫一扫

微信扫一扫,分享到朋友圈

CivilFEM功能介绍-土木工程高级非线性实体仿真软件