MIDAS Family Programs - Global Engineering Solution …kor.midasuser.com/civil/purchase/file/fea.pdf · 2012-03-29 · midas FEA는 모든 기술자 여러분이 쉽게 비선형

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mmidas FEA 사용자 교육 Advanced Nonlinear and Detail Analysis System

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midas FEA는 토목분야 범용 전/후처리 프로그램인 midas FX+의 Geometry Modeling 및 Mesh Generation기능을

기반으로 마이다스아이티의 선형 및 비선형 솔버의 축적된 노하우와 세계적으로 안정성을 인정받은 TNO DIANA사의

기술력을 결합하여 국내 토목분야 설계환경에 최적화한 상세 특화해석 전용 솔루션입니다.

midas FEA는 누구나 쉽게 상세 특화해석을 수행할 수 있는 직관적인 모델링 인터페이스, Multi-frontal 솔버를 이용한

빠른 해석속도 및 실용적인 해석 기능을 탑재하고 있습니다. 특히 실무에 적용하기 난해했던 각종 비선형 해석 기능을

누구나 쉽고 편리하게 사용할 수 있어 국내 토목설계 기술자 여러분의 기술경쟁력 강화에 대한 욕구를 충족시켜 드릴

것입니다.

건설분야 해석기술의 새로운 미래를 제안합니다.

2006. 11. TNO DIANA사와 전략적 제휴

Why?실무 중심적이다 !02.실무프로세스의 면밀한 분석을 통해 만들어진 기능 구성 및사용자 인터페이스

최단 시간에 실무 성과품을 생산할 수 있는 실용적 사용환경제공

미래의 설계문화를 선도한다 !05.3D CAD Data Interface (2009)

3D CAD Data와 구조해석 모델의 자동전환 (2009)

도면 및 비도면 데이타와 해석 데이타의 복합 DB관리 (2009)

왜 midas FEA를 선택해야 하는가?

made in KOREA다 !01.우리말로 만든 사용설명서, 이론설명서, 교육자료, 기술자료

신속하고 편리한 기술상담 및 기술지원 서비스

사용자 요구를 신속하게 반영하는 Update시스템

믿을 수 있다 !04.세계적으로 안정성을 인정받은 TNO DIANA사 및 Nastran사의철저한 공동 검증

철저한 실무검증 테스트 (단위모델 테스트 350개, 실용모델테스트 170개, 실무모델 테스트 85개)

강력하다 !03.전통적 해석알고리즘은 물론 새롭게 탑재된 첨단 해석알고리즘에의한 대규모 모델의 최단 시간 해석 기능

세계 최상위 수준의 첨단 모델링 및 해석결과 분석 기능

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mmidas FEA 사용자 교육 Everyone can become EXPERT with midas FEA

따라하기 실무활용예제

동영상 강의 http://kor.midasuser.com/Civil > 교육센터* midas FEA 온라인 교육 홈페이지

마이다스아이티는 midas FEA 사용자교육을 통해 비선형 상세해석

분야에 관련된 배경지식 또는 경험이 없는 누구라도 비선형상세

해석 전문가가 될 수 있도록 지속적인 교육컨텐츠를 제공하도록

노력하겠습니다.

midas FEA는 모든 기술자 여러분이 쉽게 비선형 상세해석 기술을

습득할 수 있도록 차별화된 사용자교육 프로그램을 제공합니다.

01. midas FEA의 사용자교육은 수준별 학습이 가능하도록 초급,

중급, 고급의 총 3단계 교육과정으로 구성되어 있습니다.

midas FEA 사용자교육의 기초가 되는 초급과정은 온라인 동영상 학습과정으로 제공되어 언제, 어디서나 편리하게

학습할 수 있습니다.

02. 총 50개의 다양한 실무예제로 구성된 midas FEA 중,

고급과정은 초급과정을 이수한 교육자가 직접 체험하며

심화학습 할 수 있도록 교육 교재를 제공합니다.

03. 온라인 교육의 학습과정을 보완하고 관련 분야의 주요

기술을 공유할 수 있도록 midas FEA 특별 사용자교육을

본사 교육실에서 월 1회 정기적으로 실시합니다.

midas FEA 초급과정 midas FEA 중급과정 midas FEA 고급과정

01 02 03

midas FEA 사용자 교육 프로그램

비선형 상세해석 전문가

학습목표

Geometry 기반 모델링 기능에 대한 이해

Mesh Generation 기능에 대한 이해

midas FEA의 해석 절차에 대한 이해

학습대상

프로그램 사용 초보자

상세해석 무경험자

기대효과

예제학습 및 체험학습을 통한 midas FEA의전반적인 기능 이해

midas FEA를 이용한 기본 모델링 및 해석절차수행 가능

중, 고급과정의 원활한 학습을 위한 능력 배양

학습방법

온라인 동영상 교육 총 12강

학습목표

다양한 실무 예제 모델에 대한 모델링 및 해석과정의 전반적인 이해

midas FEA에 대한 해석별, 구조 형식별 응용방법 학습

학습대상

초급과정 이수자, FX+ 및 FE Modeler 사용자

일반 상세해석 경험자

기대효과

midas FEA를 이용한 실무 프로젝트 수행 가능

모델링 응용 능력 및 다양한 비선형 상세해석에 대한 적용 능력 배양

구조 형식별, 해석 종류별 프로그램 활용능력배양

학습방법

따라하기 교재 총 31강

학습목표

건설분야에 필요한 필수 해석 기능에 대한심화학습

특화해석 기술에 대한 이해 및 활용

학습대상

초급, 중급 과정 이수자, midas FEA 모델링숙련자

비선형 상세해석 및 특화해석 경험자

기대효과

다양한 비선형 상세해석에 대한 배경 지식 및상세 적용 방법 습득

건설분야 구조 설계에 필요한 특수해석 기술습득

창의적인 설계 기술능력과 판단력 배양

학습방법

실무활용예제 총 11강 및 해석중심 따라하기교재 총 8강

midas FEA 특별교육 과정

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Heat Transfer - Steady-State / Transient - Heat Generation - Conduction - Convection - Pipe CoolingConcrete Behavior - Creep / Shrinkage - Compressive Strength - Design Codes (JCI, JSCE, etc.)Parametric Analysis - Mutiple Material Sets - Multiple BCs & Heat Sources - Multiple Construction Sequences

01. Linear Static Analysis

Multiple Load Cases & CombinationOutput Control (Data, Node, Element)Result Coordinate System Extensive Element LibraryEquation Solvers - Direct Solvers Multi-frontal Sparse Gaussian Solver Skyline Solver - Iterative Solvers PCG, GMR (Unsymmetric)Construction Stage Analysis - Material Nonlinearity - Restart

(선형정적해석)

전체모델 또는 국부상세모델에 대한 선형 정적거동 해석

* 선형상세해석 * 선형좌굴해석 및 모드해석 * Integral Bridge 동해석

02. Eigenvalue Analysis

Modal Analysis - Lanczos Method - Subspace Iteration - Sturm-Sequence Check - Include Rigid Body Modes - Modal Participation FactorsLinear Buckling Analysis - Critical Load Factors - Buckling Modes - Load Combinations & Factors

(고유치해석)

고유치해석을 통한 선형좌굴해석 및 모드해석 제공

03. Dynamic Analysis

Transient / Frequency Response - Direct Integration - Mode Superposition - Time Forcing Function DB - Time Varying Loads - Ground Acceleration - Time History Plot / GraphSpectrum Response - SRSS, CQC, ABS - Design Spectrum DB - Seismic Data Generator

(동해석)

응답스펙트럼 및 시간이력해석을 통한 동적거동 해석

04. Reinforcement Analysis

Reinforcements - Embedded Bar - Embedded Grid - Various Mother Elements (Solid, Plate, Axisymmetric, etc.)Post tensioned PrestressMaterial NonlinearityGeometric Nonlinearity

철근 및 텐던의 편리한 모델링과 거동묘사를 위한

전용요소제공

* 철근 및 텐던에 대한 배치 * 주두부 및 교각의 수화열해석 * SRC 구조의 계면거동 해석

05. Heat of Hydration Analysis

Heat Transfer - Steady-State / Transient - Heat Generation - Conduction - Convection - Pipe CoolingConcrete Behavior - Creep / Shrinkage - Compressive Strength - Design Codes (JCI, JSCE, etc.)Parametric Analysis - Mutiple Material Sets - Multiple BCs & Heat Sources - Multiple Construction Sequences

매스콘크리트 구조물에 대한 수화열 안정성 검토

06. Interface Nonlinearity Analysis

Interface Elements - Point, Line, Plane - Pile (Solid-Line)Interface Models - Rigid - Coulomb Friction - Discrete Cracking - Crack Dilatancy - Bond-Slip - Combined CSC

이질 재료 사이의 부착력을 묘사하여 계면의

실제 거동 특성 파악

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07. Contact Analysis

Contact Type - Weld Contact, General ContactBehaviors - Material Nonlinearity - Geometry NonlinearityResult - Displacement - Stress - Contact force

(충돌해석)

(피로해석) (열전달/응력해석) (전산유체역학해석)

접촉/분리를 반복하는 두 물체의 접촉면 거동해석

* 접촉거동 해석 * 2주형 판형교의 여유도 평가 * PSC Box철도교량의 극한내하력 평가

08. Nonlinear Static Analysis

Material Nonlinearity - von Mises, Tresca, Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Rankine,User- Supplied MaterialGeometric Nonlinearity - Total Lagrangian, Co-rotationalIteration Method - Full Newton-Raphson, Modified Newton-Raphson, Arc-Length Method, Initial Stiffness

(비선형정적해석)

극한상태 시 재료 및 기하 비선형 특성으로 인한

구조물의 거동 해석

09. Cracking Analysis

Total Strain Crack - Fixed & Rotating Crack ModelDiscrete Drack Model - Interface NonlinearityResult - Crack Pattern - Element Status (Crack, Plasticity)

(콘크리트 균열 해석)

콘크리트구조물의 균열 발생여부, 크기 및 진행방향 해석

10. Fatigue Analysis

Methods and Parameters - S-N Method (Stress-Life) - Load / Stress History - Rainflow Counting - Mean Stress Corrections - Stress Concentration Factor - Modifying FactorsResults - Cycles to Failure - Safety Factor (Cycles to Failure / Desired Repetition)

부재의 항복강도보다 낮은 하중이 반복하여 작용할 때

부재가 파괴되는 피로수명 및 손상정도 산정

* 강교의 피로해석 * 박스구조물의 내화해석

* 구스아스팔트 포설시 열응력 해석 사례

* 교량 2차원단면에 대한 CFD 해석

11. Heat Transfer/Stress Analysis

Steady-State & TransientConduction, Convection, RadiationHeat FluxHeat FlowTemperature Gradient Display

전도, 대류, 복사 등의 열전달 현상을 고려한 열응력 해석

12. CFD Analysis

CFD Models - Turbulence Models (RANS k-, ｑ-ω, etc.) - Compressible Flow - Incompressible Flow - Inviscid Flow - Unsteady FlowDiscretization Scheme - 2nd-order (Spatial) - Dual time stepping (Temporal)Boundary Condition - Far-field - Wall (Slip, Non-slip), etc.

교량주변의 기류 양상을 가시적으로 파악하여

교량의 내풍안전성 검토

7 Modeling, Integrated Design & Analysis Software

최상의 모델링 환경을 위한 다양한 Window와

Menu System을 갖춘 통합작업환경 제공

혁신적� �U�s�e�r� �I�n�t�e�r�f�a�c�e

midas FEA - Framework

01.

Works Tree Main Menu

Property Window

Observer / Navigation Window Tabbed Toolbars

Status BarOutput Window Context Menu

Task Pane

사용자가 최적 메뉴 시스템을 자유롭게 설정할 수 있는

신개념의 도구

사용 빈도수가 높은 메뉴를 모아 놓은 신개념의 메뉴 시스템

작업 효율을 극대화 할 수 있는 최적 메뉴 시스템

매뉴얼, 기술자료 및 따라하기 연계

대화창과 연계하여 입력 항목 체크 및 검토

대화창과 연계된 입력항목 확인 및 검토 기능

선택한 항목에 대한 다양한 Property 정보 변경

해석 결과 확인 시 다양한 그래픽 출력 형식 설정

Observer 및 Navigation Window를 이용하여

전체 해석 결과 및 국부 상세해석 결과를

신속하게 검토

midas FEA“Advanced Nonlinear and Detail Analysis System”

Geometry Display Mode

Mesh Display Mode

Local Prism Stitch to Solid

Sweep Loft & Extrude

Geometry와 Mesh에 대한 다양한 형태의 그래픽 표현 기능 제공을 통해 편리하게 모델 구성 확인

개별 Geometry 또는 Mesh Set에 대해 독립적인 Display 방식 적용 가능

전체 모델의 일부분을 Wireframe, Transparency 등으로 표현하여, 복잡한 모델의 내부형상 확인 가능

두 가지 이상의 Solid 개체의 조합을 위한 Boolean 연산(Fuse, Cut, Embed) 수행

2D Geometry의 조합(Loft, Stich) 및 추출(Sweep, Local Prism)을 통한 3D Geometry 생성

Wireframe내부형상 파악을 위한 선 처리

Transparency내부형상 파악을 위한 반투명 처리

Shading모델링 형상을 Rendering 처리

Transparency내부형상 파악을 위한 반투명 처리

Shading모델링 형상을 Rendering 처리

특정면을 추출하여 Solid 형상모델 분리된 면을 조합하여 Solid 모델 형성

Guide Curve를 따라 모델 추출 여러 개의 단면을 보간하여Surface 또는 Solid 모델 추출

Local Prism(Fuse: Defined Height)

Sweep

Guide Curve

Profiles

Profiles

Stitch to Solid(Face → Solid)

Feature Edge사용자가 지정한 일정각도 이상으로

꺾이는 선만 표현

8Modeling, Integrated Design & Analysis Software

Geometry Modeling과 Mesh Generation을 통한

강력한 모델링 기능 제공

�P�r�e� �P�r�o�c�e�s�s�o�r

Display Mode Geometry Modeling

02.

Loft

Loft

Extrude


Surface Automatic Mesh

Solid Automatic Mesh

Revolve Mesh Sweep Mesh

Fill Mesh Project Mesh

Auto-Mesh, Map-Mesh 등과 같은 고급 Meshing 기능과 함께 자동 및 수동 작성기능을 모두 제공

다양한 형태의 모델링을 위한 요소망 추출방법 제공 : Extrude, Revolve, Fill, Sweep, Project

2D Mesh를 이용하여 복잡한 형상의 3D Mesh를 편리하게 생성

Stiffener, Rib들이 복잡하게 포함된 판 모델에 대하여 쉽게 Mesh를 작성할 수 있도록 다양한 기능을 제공

Auto-mesh, Map-Mesh외에도 Hybrid Meshing과 Sub-mapped Meshing등과 같은 고급 Meshing 기능 제공

Tetra Mesher의 경우 분당 약 20만개 이상의 요소를 생성하므로 대부분의 상세해석 모델을 즉시 작성 가능


Mesh Generation Automatic Surface/Solid Meshing

Fill(Face → Solid)

Revolve

Project(Curve → 3D)

Sweep

2D-Mesh를 기준 축에 따라회전시켜 Solid Mesh 자동 생성

2D-Mesh를 Guide Curve로 따라추출하여 Solid Mesh 자동 생성

Mesh 크기는 다르나 Topology만 동일하면내부에 Solid Mesh 자동 생성

기준 Mesh를 특정 기준으로투영하여 Mesh 자동 생성



�P�r�e� �P�r�o�c�e�s�s�o�r02.midas FEA

“Advanced Nonlinear and Detail Analysis System”


Mesh Size Control

Mesh Quality Assurance

Mesh Size Control/Quality Assurance Frame to Solid (Civil 2006 Data 호환)

Frame to Solid Wizard를 통해 Civil 2006 에서 작성된 Frame 모델을 midas FEA의 Solid 모델로 전환

Civil 2006의 PSC 단면에 포함된 Tendon 정보를 midas FEA의 Reinforcement로 변환하여, Tendon 배치를간편하게 수행

Civil 2006에서 PSC 단면 DB를 사용한 모델의 경우는 midas FEA에서 자동으로 횡방향해석을 위한판해석 모델로 변환

Civil 2006의 Frame 모델

Mesh Size Control

Check Free Face

Mesh Quality Plot

Linear & Symmetric Seeding

Coarse Fine Coarse

midas FEA의자동변환된 Solid 모델

Tendon을 포함한 상세모델 변환PSC Box 단면에 배치된 Tendon을 포함하여 변환

midas FEA의자동변환된 Plate 모델

Check & Verify

- Free Edges

- Free Faces

- Manifold Edges

- Non-manifold Edges

- Check & Align ECS

Quality Assurance

- Aspect Ratio

- Skew Angle

- Taper (2D)

- Warpage (2D)

- Jacobian Ratio

- Twist

- Collapse (Tetra)

- Length / Area

해석에 적합한 경제적인 Mesh 구성을 위하여 중요 부위에는 조밀한 Mesh를 생성하면서 전체 요소수는제어할 수 있도록 하기 위해서 다양한 Size Control 기능 제공

선형으로 크기가 변환하는 Linear Grading, Geometry의 형상특성에 따라 자동으로 밀도를 제어하는Adaptive Seeding 같은 고급 Size Control 기능들을 제공

Mesh에 대하여 다양한 Connectivity, 좌표계 체크 기능과 Quality 체크 기능들을 제공



�P�r�e� �P�r�o�c�e�s�s�o�r02.midas FEA


Linear Static Analysis

Multi-frontal Sparse Gaussian Solver를 이용한 빠르고 정확한 해석

다양한 하중 및 경계조건 (임의위치 하중재하, 활하중 전용 분포하중, Multi Point Constraint 등)

고차요소를 이용한 정밀한 해석

구조물의 규모에 따라 모드 해석법 선택 가능: Lanczos Method & Subspace Iteration Method

좌굴해석용 하중조합 생성: 각 하중별 가중치 설정 가능

양수의 임계하중계수를 가지는 좌굴모드만을 출력(Option) → 불필요한 좌굴 모드 제거


Linear Static Analysis Eigenvalue Analysis

Multiple Load Cases

Result Combination and Transformation

Equation SolversDirect Solvers

- Multi-frontal Sparse Gaussian Solver (Default)

- Skyline Solver

Iterative Solvers

- Preconditioned Conjugate Gradient

- Generalized Minimal Residual

Plate Girder Bridge (Plate)

Extradosed Bridge(1/2 Symmetric)

Steel Box Diaphragm (1/2 Symmetric)

<Mode 1> <Mode 2>

<Mode 8>

<Mode 1> <Mode 5>

<Mode 9>

Steel Box Girder – Inner Support

Saddle at the Top of a Extradosed Bridge (Soiid)

Element Type

No. of Elements

No. of DOF’s

Model A

* Net Solution Times (Pentium4 3GHz, 1GB RAM)

Plate

30,000

180,600

SolutionTime[sec]

Multi-frontal

PCG

35

179

Model B

Plate

30,000

181,800

41

188

Model C

Solid

125,000

390,150

3,244

817

Model D

Model A Model B Model C Model D

Solid

40,000

132,300

262

139

Modal AnalysisLanczos Method

Subspace Iteration

Linear Buckling AnalysisCritical Buckling Modes

Buckling Modes

Load Combination: 영구하중 및 변동하중 구분

건설분야에 최적화 된

강력한 선형/비선형 해석 기능 제공

�A�n�a�l�y�s�i�s03.midas FEA



Tresca Von-Mises

Rankine

Initial Stiffness Newton-Rahpson Modified Newton-Rahpson

Arc-Length

Drucker-Prager

Mohr-Coulomb

Material Modelsvon Mises

Tresca

Mohr-Coulomb

Drucker-Prager

Rankine

User-Supplied Material

Material NonlinearityHardening (Iso/Kinematic/Mixed)

Softening

Failure Criteria

Geometric NonlinearityTotal Lagrangian

Co-rotational

Iteration MethodFull Newton-Raphson

Modified Newton-Raphson

Arc-Length Method

Initial Stiffness

각 설계기준의 설계 응답스펙트럼 및 각종 지진파 DB 내장

직접적분법과 모드중첩법에 의한 시간이력해석 제공

다양한 형태의 시간이력해석결과 그래프 출력: 절점의 변위/속도/가속도, 요소의 부재력 응력/변형률 등

콘크리트와 Steel의 재료거동을 묘사할 수 있는 총 5가지의 재료모델과 User Supplied Material 제공

Frame, Plate, Solid 모델에 대한 재료비선형 효과 및 큰 축력을 받는 구조물에 대한 횡방향 강성변화와대변형의 영향 고려 가능

반복해석기법: Initial Stiffness, Newton-Raphson 및 Arc-Length 등의 방법 제공

Dynamic Analysis Static Nonlinear Analysis

Transient Response AnalysisDirect Transient Response

Modal Transient Response

Time Forcing Function DB

(54 Earthquake Acceleration

Records)

Spectrum Response AnalysisSRSS, CQC,ABS

Design Spectrum DB

Design Spectrum

Response to the Longitudinal Seismic Force

Integral Bridge Modeling

Response to the Transverse Seismic Force

Acceleration at the Top of the Pier

Seismic Wave

Iteration Method





Cracking ModelsTotal Strain Crack

- Fixed Crack Mode & Rotating Crack Model

Discrete Crack Mode

- Interface Nonlinearity

ResultsCrack Pattern (Crack Stress/Strain)

Element Status

- Cracking: Partially/Fully Open, Closed, Not Yet

- Plasticity: Previously Plastic, Elastic, Plastic, Critical

- Contact : No Contact, Slip, Stick

Reinforcements (Rebar & Tendon)Embedded Bar/Grid

Line Type → Applied to Plate, Solid & Plain Stress

Point Type → Applied to Plain Strain & Axisymmetric

Prestressing TendonPretension & Post-Tension

Short-Term Loss: Friction, Slip & Elastic Deform

Long-Term Loss: Relaxation & Creep/Shrinkage

limited penetration

PSC BoxLoad Step 1

PSC BoxLoad Step 5

<Crack Visualization>

Disc Normal: Opening DirectionDisc Color : MagnitudeLine : Shearing Direction

1. tensioning

Discrete Crack Smeared Crack

2. penetration at 1

3. penetration at 2

tendon

tendon

tendon

Embeded Type의 철근 및 텐던 모델링으로 요소분할정보에 영향을 받지 않는 독립적인 모델링 가능

텐던의 즉시 손실(마찰, 정착구 활동) 및 장기손실(텐던이완, Creep/Shrinkage 영향)을 고려한 해석

콘크리트 균열해석을 위해 TSC(Total Strain Crack)모델 제공

콘크리트 인장측 주철근 묘사를 위한 철근 전용 요소(Reinfonement Analysis) 제공

균열의 발생여부, 크기, 진행방향에 대한 해석결과 제공


Reinforcement Analysis Cracking Analysis

Column Reinforcements of a Subway Station

Loss of Pretension

Concrete Crack Models

Prestressing Tendons in a PSC Box Bridge






Visco-Elastic ModelsCreep-Shrinkage (Design Code)

Temperature-Dependent Material

Heat TransferSteady-State & Transient

Conduction, Convection, Radiation

Pipe Cooling

Parametric AnalysisMultiple Material Sets

Multiple BCs & Heat Sources

Multiple Construction Sequences

고온에 노출된 구조물의 시간에 따른 온도분포 및 열전달 특성을 파악

전도, 대류, 복사 등의 열전달 현상을 고려한 열응력 해석

온도에 따른 재료특성(강도, 비열, 열전도율 등) 변화를 고려한 비선형 해석 가능

콘크리트의 수화열의 대류, 전도 등에 의한 열전달 해석 및 크리프/건조수축을 고려한 열응력 해석

기본 모델링 데이터를 이용하여 다양한 해석변수에 대한 조건별 해석 수행

고차 요소를 이용한 정밀한 해석 (출력 결과: 절점 온도, 절점 변위, 요소 응력/변형률, 균열 지수)

Heat Transfer Analysis Heat of Hydration Analysis

Heat TransferSteady-State & Transient

Conduction, Convection, Radiation

Heat Flux

Heat Flow

Temperature Gradient Display

Temperature of Fire

Creep/Shrinkage Function

Case I

Case II

Heat Source Function

Parametric Analysis ControlProcess of Parametric Analysis

Modeling Case Analysis

Temperature DistributionThermal Stress

Temperature atthe Top Plate

Fire in a Subway Structure

Guss Asphalt Pavement

C35

C24Soil

C40

C30

기본모델

추가 매개변수

Material

Used New

Case I

Case II

C35

C30Soil

Case I

C40

C24Soil

Case IIC24 C30

C35 C40





접촉 해석: 접촉 또는 접촉/분리를 반복하는 두 물체의 접촉면 거동해석 (선형 & 비선형)

접합 접촉: 두 접촉면이 초기부터 해석종료 시까지 분리되지 않는 경우

일반 접촉: 일반적인 접촉 상황, 두 접촉면이 접촉 및 분리는 반복하는 경우

접촉표면의 상호작용과 외력의 관통을 막기 위한 벌칙기법 적용

콘크리트와 철근 등 이질 재료 사이의 부착력을 묘사하여 계면의 실제 거동 특성을 파악

이질재료 접촉면의 비선형 거동을 묘사하는 5가지 Interface 모델 제공

Interface Model: Coulomb Friction, Discrete Cracking, Crack Diatancy, Bond-slip,Combined (Cracking-shearing-Crushing)


Interface Nonlinear Analysis Static Contact Analysis

Interface ModelsCoulomb Friction

Discrete Cracking

Crack Dilatancy

Bond-Slip

Combined (Cracking-Shearing-Crushing)

Concrete Block

Interface Stress Solid Stress

Interface Steel Bar

Plate

Displacement Stress

ContactBoundary

Bolts

Steel

Interface

Concrete

Steel-ConcreteComposite Girder

Contact TypesWeld Contact

General Contact

BehaviorsMaterial Nonlinearity

Geometry Nonlinearity

ResultsDisplacement

Stress

Contact Force






교량주변의 기류 양상을 가시적으로 파악하여 교량의 내풍 안전성을 검토

정상/비정상 상태해석(steady state analysis/Unsteady analysis) 및 층류/난류(Laminar Flow/TurbulenceFlow)해석

공기력 계수 산출, 압력분포 및 난류 운동에너지 분포 파악

피로해석: 부재의 항복강도보다 낮은 하중이 반복하여 작용할 때 부재가 파괴되는 현상을 모사

응력진폭 산정 → Rainflow Counting & S-N Curve 적용 → 피로수명 및 손상정도 산정

Fatigue Analysis CFD(Computational Fluid Dynamics) Analysis

Methods and ParametersS-N Method (Stress-Life)

Load / Stress History

Rainflow Counting

Mean Stress Corrections

Stress Concentration Factor

Modifying Factors

Calculation ObjectsBoundary Nodes Only (Default)

Nodes of Selected Mesh Sets

ResultsCycles to Failure

Safety Factor

(Cycles to Failure / Desired

Repetition)

Linear Analysis

Rainflow Counting & S-N Curve

교량 단면 CFD 모델

시간에 따른속도분포

Damage Life Cycle

Stress Amplitude

CFD ModelsTurbulence Models

(RANS k-, ｑ-ω, etc.)

Compressible Flow

Incompressible Flow

Inviscid Flow

Unsteady Flow

Discretization Scheme2nd-order (Spatial)

Dual time stepping (Temporal)

Boundary ConditionFar-field

Wall (Slip, Non-slip), etc.





시간에 따른압력분포

시간에 따른와도분포

Extract Result: 임의 위치에 대한 특정 성분의 해석 결과 출력

Probe Results: 임의의 절점 또는 요소에 대한 결과를 Tag로 표시하여 그래픽과 결과값 동시 확인

Probe Results를 이용하여 전체 모델의 최소 및 최대 결과값과 그 위치를 쉽게 확인 가능

테이블로 출력

하중-변위 그래프


Type of Plots / Interactive Legend Control Extract Result / Probe Result

해석결과에 대한 다양한 그래픽 출력 기능을 제공하여 편리하고 직관적인 결과 확인 가능

Legend Control 기능으로 사용자가 원하는 그래픽 출력(Contour)의 범위 또는 색상 조절 가능

Original Plot

Clipping Plot지정한 임의의 절단면을

기준으로 한쪽의 결과만 도시

Hybrid PlotContour Plot과 Vector Plot을

동시에 도시

Slice Plot임의의 절단면에 대한 해석 결과를

출력하여 국부상세 결과 확인

Mirror Plot대칭해석 모델에 대하여

전체 모델에 대한 결과 도시

Legend Control해석 결과에 대한

출력 범위 또는 색상 조절Probe Result특정위치의 해석결과를 Tag로 출력

Extract Result특정 성분에 대한 해석결과 출력

Iso Surface Plot등위면 도시

구조물의 거동분석을 위한 다양한 결과 분석 기능 제공

�P�o�s�t� �P�r�o�c�e�s�s�o�r04.midas FEA“Advanced Nonlinear and Detail Analysis System”


마우스 드래깅으로 Mesh Group을 임의 위치로 이동시켜 표현

실제 Mesh 이동이 아닌 그래픽적인 표현으로 복잡한 상세모델링의 내부 형상파악이 용이

Integral Bridge

Deck

Diaphragm

Girder

Abutment

Abutment

Pier

Pier

On Curve Diagram

Local Direction Force Sum

On curve Diagram – Mesh Connectivity와 관계없이 사용자가 지정한 두 점 또는 임의의 Curve를 따라 결과(부재력, 응력, 변위 등)를 추출하여 다이아그램과 테이블로 제공

Local Direction Force Sum – 사용자가 지정한 평면에서 출력된 응력을 합산하여 해당 단면의 부재력 추출

강상형교의

응력으로부터

단면의 부재력 계산

단면의 부재력 출력Plane(Fx:-1,29e+004, Fy:4,54e+002, Fz:-1,47e+004, Mx:-7,43e+002, My:-7,34e+005, Mz:3,09e+001)

Plate Stress

On Curve Diagram / Local Direction Forcce Sum Virtual Transformation

구조물의 거동분석을 위한 다양한 결과 분석 기능 제공

�P�o�s�t� �P�r�o�c�e�s�s�o�r04.midas FEA“Advanced Nonlinear and Detail Analysis System”

텐던 정착구 상세 검토

앵커리지 블록 상세 검토

새들 케이블 정착구 검토Geometry Modeling

Analysis Results

강박스 상부 주형과 강재 코핑 접합부에 대한 선형 정적해석 수행

교차부의 지점부 다이아프램과 복부판에 대하여 휨모멘트와 비틀림에 대한 응력검토

Rigid Link를 사용하여 절단면의 경계절점을 정의, 경계점의 절점변위를 산정하여 변위하중으로 재하

Geometry 기반의 정밀한 모델링 후 응력 집중부에 대한 선형 정적해석 수행

텐던 및 케이블 정착구, 현수교 앵커리지 블록의 응력집중부에 대한 인장응력과 파열응력 발생 검토

응력집중부에 대한 3차원 정밀해석 수행 후 필요 철근량 산정


Geometry Modeling강박스 모델링 강재코핑 모델링

Geometry Modeling

Results Geometry Modeling

Geometry Modeling Contour Plot Slice Plot

Contour Plot

변위형상접합부 발생응력 접합부 발생응력

강재 코핑 접합부 상세해석 콘크리트 응력집중부 상세해석

토목분야 각종 특화해석 사례

�A�p�p�l�i�c�a�t�i�o�n�s05.midas FEA“Advanced Nonlinear and Detail Analysis System”


Geometry Modeling

Construction Stage Analysis

Solid Geometry

시공단계별 Normal Stress 시공단계별 긴장력

시공단계 30일

시공단계 60일

시공단계 90일

시공단계 30일Original Model

(Extradosed교 전체 모델링)

변위형상

주두부 응력도텐던 긴장력

교축방향 응력Oncuvre Diagram

KEY SEG 페합 전단계Normal Stress

접속교 KEY SEG 페합 단계의Normal Stress

시공단계 60일

시공단계 90일

텐던의 배치 시공 단계

시공 3단계

시공 2단계

시공 1단계

확폭 및 형고가 변화하고 지간장이 70m인 장대 FSM 교량의 안정성 검토를 위해 3D FEM 해석 수행

FEM 해석을 통해 확폭부의 응력분포, 텐던의 긴장력 분배를 시공단계에 따라 파악

Frame 해석으로 규명하기 힘든 교차장치 반력분포 파악

1주탑 Extradosed Bridge에서 나타나는 상부 반력의 횡분배 효과 검토

복부에서 전달되는 전단력의 횡분배 효과 및 복부 및 상부플랜지에서의 축력 전달 효과 검토

FCM구간의 주두부 시공과 Key Seg 폐합 전, 후 단계의 시공단계로 구분하여 상세 거동 검토

장대 FSM 교량의 3D-FEM 해석 사례 1주탑 Extradosed교의 상세 거동 검토



Crack Analysis

Extradosed교 전체 모델링 전체 주응력 횡방향 텐던 긴장력

Crack Status 하중 Step별 균열 Pattern

Load Step 4(0.5)

Load Step 6(0.7625)

2주형 판형교 상세모델

하중증분별 최대 변위 곡선

하중증분별 Von Mises 응력 형상

Load Step 1 (0.4)

Load Step 6 (0.75)

Load Step 16 (1.0)

2주형 손상 발행시 Von Mises 응력

2주형 소수주형 판형교에서 하나의 주형에 손상이 발생할 경우 다른 수형에서 견딜수 있는 여유도 평가

강재의 비선형성을 고려한 Von-Mises재료 모델 적용 및 비선형 반복해석방법은 Newton-Raphson법을적용

극한상태의 재료비선형을 고려하여 파괴에 이르기까지의 응력상태를 평가

실제구조물의 경우 극한 상태시 재료비선형 특성으로 인해 탄성해석결과와는 상이한 거동특성 발생

극한 상태의 재료비선형성을 고려하여 파괴에 이르기까지의 응력상태 평가

콘크리트 균열해석을 위해 TSC (Total Strain Crack)모델 적용하며 균열패턴 및 균열 상태 파악


2주형 판형교의 여유도 평가 검토 PSC Box교의 극한 내하력 평가




수화열 해석 모델 및 매개변수 지정 매개변수별 해석 결과 해석모델 개요

Geometryl Modeling 모재와 볼트 모델링 (1/8모델)강교 복부판 볼트 이음부

Contact 해석을 위한 모델 구성 Contact 해석 결과

모재와 연결판

접촉면 정의

변위형상

접촉면 발생 응력

볼 트

온도분포

발열함수

온도분포

발열함수

온도분포

발열함수

온도분포

발열함수

부재가 서로 접하여 하중을 전달하는 모재와 연결판 및 볼트 접합면에 대한 접촉면 정의

부재간의 접촉 조건을 고려한 비선형 해석 수행

접촉표면의 상호작용과 외력의 관통을 막기 위한 벌칙기법 적용하여 하중전달 묘사

매개변수 해석기능을 활용한 수화열 해석 사례 볼트 연결부 접합면의 접촉 해석

1

2

3

시공단계Case

4단 분할타설

9단 분할타설

4단 분할타설

발열함수

보통포틀랜드

보통포틀랜드

보통 → 저열

대류계수

철재거푸집

철재거푸집

철재거푸집

1

2

3

온도균열지수Case

0.2575

0.2982

0.8102

발열함수

390hr

490hr

320hr

결 과

Case 1

Case 2 Case 3 Case 4


�A�p�p�l�i�c�a�t�i�o�n�s05.

수화열 제어를 위한 다양한 변수(타설단계, 대류경계, 재질, 발열 특성, 자중고려)에 대한 케이스를한 모델내에서 구성하여 일괄 해석 수행

수화열해석의 목적인 균열지수범위를 찾기 위한 매개변수 반복해석을 통해 적절한 타설높이 및 재질선정


G1 G2 G3

UP

d1 d2 d3

Fix

M FixMMd

구스아스팔트

구스아스팔트

구스아스팔트

구스아스팔트

d1≥0, d2≥0, d3≥0

d≥0

F up ≤ Fa up

수평반력 F ≤ Fa

(a) 강상판 베어링 수평반력의 제한

(b) 강상판 베어링 부반력의 제한

(c) 강상판 베어링의 유간확보

(d) 강상판 이음부 신축 유간 확보

Fatigue Analysis

Life Cycle Damage

강상판 열변형의 검토 개념 Heat Transfer Analysis

Heat Stress Analysis

구조물에 작용하는 고정하중과 활하중에 대해 정적해석을 수행하여 구조물에 발생하는 진폭응력을 산정

강재의 S-N 곡선에 대한 최대 진폭응력과 한계 진폭응력을 설정

Mean stress correction에 의한 영향을 고려하여 피로수명(피로반복회수) 및 손상정도를 계산

구스 아스팔트 시공 시 강상판 단면은 일시적으로 고온의 온도차가 발생

과거 구스아스팔트 포설 시 연직방향의 변위에 따른 교차장치 부상사례나 신축이음부에 문제 발생

열응력 검토를 통해 구스아스팔트 포설 시 시공에 앞서 효과적인 포설 방안 마련


강교에 대한 피로해석 구스아스팔트 포설에 따른 열응력 검토

강상판형교 모델 변동하중에 따른 응력 진폭

Temperature distributionat 30 Min.

Analysis model for verification Temperature variation with time

편측 타설에 따른변위 형상




내화 해석 개념도

지하철 정거장 시간별 온도분포 터널 시간별 온도분포

내화 해석 절차 지하철 정거장 열전달 해석 터널의 화재 열전달 해석

지하철 정거장 및 터널의 내화 해석

강도설계법에 의한일반 외력에 대한 단면 설계

기본 단면 설계

요구내화시간에서의열전달 해석 및 온도 분포 산정

열전달 해석

온도가열곡선(∙ NFPA 220 Code)

지속시간 5분 지속시간 30분 지속시간 5분 지속시간 30분

지속시간 3시간 지속시간 1시간지속시간 1시간지속시간 3시간

온도에 따른 강도산출(fckθ, fyθ)

강도 감소량 산출

요구 내화시간에서의Mnθ 계산∙(+)Mnθ ≥

(+)Mmax(사용하중) 검토

단면 재검토

내화해석 기준에 의한 내화해석 시나리오를 작성 후 콘크리트 온도별재료물성 및 특성을 이용한 온도분포해석 수행

철근 위치 및 콘크리트 압축부에서의 온도에 따른 강도 감소량 산정

콘크리트의 손상 길이를 파악하여 화재 후 손상단면에 대한 구조물의안전성 검토 수행



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MIDAS Family Programs - Global Engineering Solution …kor.midasuser.com/civil/purchase/file/fea.pdf · 2012-03-29 · midas FEA는 모든 기술자 여러분이 쉽게 비선형