MIDAS FEA NX

主要功能

來認識 MIDAS FEA NX 的主要功能。內含產品圖像與各種內容。

與各種程式自由整合

與 MIDAS COLLECTION 的高效整合
為讓 MIDAS COLLECTION 提供的工作流程發揮最高效率，FEA NX 可與 MIDAS COLLECTION 提供的所有程式整合。不僅如此，也能與建築及廠房領域使用的 MIDAS GEN 整合建模與分析條件。當需要對以 MIDAS COLLECTION 計算的設計方案進行詳細分析時，可透過與 FEA NX 的整合更輕鬆地執行模擬。
與各種格式模型的整合(Import)
用於生成有限單元模型的幾何模型，往往會依工程師的需求以多種程式建立。FEA NX 提供可匯入以下各種格式模型的功能。
- - Dxf / Dwg file
  - Parasolid / ACIS / STEP file
  - IGES / Pro-E
  - CATIA V4 / V5
  - Solidworks / Unigraphics
  - Inventor Part / Inventor Assembly

與各種程式自由整合

與 MIDAS COLLECTION 的高效整合
為讓 MIDAS COLLECTION 提供的工作流程發揮最高效率，FEA NX 可與 MIDAS COLLECTION 提供的所有程式整合。不僅如此，也能與建築及廠房領域使用的 MIDAS GEN 整合建模與分析條件。當需要對以 MIDAS COLLECTION 計算的設計方案進行詳細分析時，可透過與 FEA NX 的整合更輕鬆地執行模擬。
與各種格式模型的整合(Import)
用於生成有限單元模型的幾何模型，往往會依工程師的需求以多種程式建立。FEA NX 提供可匯入以下各種格式模型的功能。
- - Dxf / Dwg file
  - Parasolid / ACIS / STEP file
  - IGES / Pro-E
  - CATIA V4 / V5
  - Solidworks / Unigraphics
  - Inventor Part / Inventor Assembly

優異的自動網格生成

更快速生成高品質網格
MIDAS FEA NX 以 64 bit 高效能運算技術為基礎套用全新框架，透過運用 MultiCore 與 EM64T、GPU、Co-processor 的平行處理式網格生成流程，可不受單元數量限制生成網格，生成時間也大幅縮短。此外，若為標準化且單純的模型，使用三角形單元與四角形單元即可生成足夠優質的網格；但實際結構物往往具有複雜且非標準化的形狀，因此需要適當混用三角形單元與四角形單元的混合網格。FEA NX 可運用六面體單元、金字塔單元、四面體單元、稜柱單元等生成混合網格，因此任何形狀的模型都能生成優質網格。

優異的自動網格生成

更快速生成高品質網格
MIDAS FEA NX 以 64 bit 高效能運算技術為基礎套用全新框架，透過運用 MultiCore 與 EM64T、GPU、Co-processor 的平行處理式網格生成流程，可不受單元數量限制生成網格，生成時間也大幅縮短。此外，若為標準化且單純的模型，使用三角形單元與四角形單元即可生成足夠優質的網格；但實際結構物往往具有複雜且非標準化的形狀，因此需要適當混用三角形單元與四角形單元的混合網格。FEA NX 可運用六面體單元、金字塔單元、四面體單元、稜柱單元等生成混合網格，因此任何形狀的模型都能生成優質網格。

各種進階分析

靜力分析(Linear Static Analysis)
線性靜力分析是所有分析的基礎，用於檢核結構物在外部載重作用下依虎克定律（Hook's Law）行為的變形與強度穩定性。這是檢核結構安全性所有分析中最基本的分析，FEA NX 提供執行線性靜力分析所需的材料特性、載重、邊界條件等。此外，二維板單元無需變更單元座標系即可確認構件的斷面力。透過線性靜力分析可確認結構物應力集中部位的詳細行為，防止應力集中以避免破壞發生，並導出去除不必要部位、加強必要部位以獲得均勻應力分布的最佳化設計。
幾何／材料非線性分析(Material/Geometric Nonlinear Analysis)
以線彈性理論為基礎的結構分析，無法針對材料降伏後的撓度與破壞時的極限載重計算執行精確分析。由於結構物在極限狀態下材料的應力-應變關係會呈現非線性行為，因此為嚴密評估承載力，必須執行考量材料非線性的非線性分析。在 FEA NX 中可實現混凝土與鋼材的各種材料非線性特性，並可執行同時套用材料非線性與幾何非線性的非線性詳細分析。
施工階段分析(Construction Stage Analysis)
混凝土材料的強度隨時間發展不同，且依施工條件載重作用也不同，因此必須執行反映混凝土時間相依特性的施工階段分析。透過 FEA NX 提供的施工階段分析，可模擬多個施工階段，建構應力發生最小的最佳施工階段，為您打造可節省工程費並確保最佳穩定性的環境。
鋼筋／鋼腱分析(Reinforcement/Tendon Analysis)
設置於混凝土構件內部的鋼筋、後拉式樓版，以及設置於 PSC 內部的鋼腱等，為了經濟性的結構物建設而被廣泛使用。設置於構件內部的鋼筋與鋼腱，一般被認為是有限單元模型中難以考量的模型，含鋼筋與鋼腱的分析往往需要大量時間。在 FEA NX 中，鋼筋與鋼腱為 Embeded Type（埋入母材的形式），不受單元切割資訊影響即可獨立建模，並可執行考量鋼腱瞬時損失（摩擦、錨定滑移）與長期損失（鋼腱鬆弛、Creep/Shrinkage 影響）的分析。
挫屈分析(Buckling Analysis)
挫屈分析是當結構物承受超過抗壓強度的壓力而可能發生彎曲、壓縮與潰壞時，用以評估結構物行為的分析，可決定引發結構物挫屈的臨界載重，並判定變形的形狀與型態。透過 FEA NX 提供的挫屈分析功能，為您打造可更輕鬆執行柱、梁、支撐等受壓構件詳細設計的環境。
特徵值分析(Eigenvalue Analysis)
分析結構物固有的動力特性時，特徵值分析為必備工具；可考量結構物的質量與勁度，確認結構物主要的動力特性，如固有模態（或模態形狀）、固有週期（或固有頻率）以及模態參與係數（Modal Participation Factor）等。透過 FEA NX 提供的特徵值分析功能，可確認結構物的固有模態（Vibration Modes），並能確認第 1 模態形狀（或基本振動形狀）、第 2 模態形狀、⋯、第 n 模態形狀。
反應譜分析(Response Spectrum Analysis)
反應譜分析是為簡便求得結構物最大反應而使用的耐震設計手法；FEA NX 提供如下國內外設計規範所訂的各種地震反應譜，可對結構物執行反應譜分析。
- - Korea (Bridge)：韓國，公路橋設計規範
  - Japan (Bridge02)：日本，建築物載重規定與動力分析
  - China (JTJ004-89)：中國，公路工程耐震設計規範
  - KBC 2009：韓國，建築結構設計規範 (2009)，KBC 2005：韓國，建築結構設計規範 (2005)
  - IBC2000 (ASCE7-98)：美國，International Building Code 2000
  - UBC (1997)：美國，UBC 97 規範
  - EURO (2004H-ELASTIC)：歐洲，結構物耐震設計規定
非線性時間歷時分析(Linear/Nonlinear Time History Analysis)
時間歷時分析是當動力載重作用於結構物時，運用結構物的動力特性與所施加的載重，計算任意時間點結構物行為（位移、構件力等）的分析。在 MIDAS FEA NX 中，時間歷時分析提供模態疊加法與直接積分法，並提供可依各分析法設定阻尼等的環境。此外，使用者可自行設定用於生成時間歷時載重的時間函數圖，並以資料庫提供設計中常用的時間歷時載重，為您打造更輕鬆執行時間歷時分析的環境。
接觸分析(Contact Analysis)
接觸分析是分析如螺栓般相鄰兩物體表面因滑動（sliding）所產生的摩擦力（frictional force）與應力、變形等接觸相關行為的分析。在 FEA NX 中，提供於有限單元模型中無需共用節點（Node）即可依整體行為接觸、一般接觸、雙向滑動接觸、粗糙接觸、破壞焊接等條件執行接觸分析的功能。此外，也提供無需共用節點即可自動搜尋所選網格交會區域並生成接觸面的自動接觸功能，讓您更便利地進行接觸分析。
界面非線性分析(Interface Nonlinear Analysis)
考量不同材質接合面的方法有多種。在 MIDAS FEA NX 中，針對描述異質材料接觸面非線性行為的 Interface 非線性特性，提供離散裂縫（Discrete Cracking）、裂縫膨脹（Dilatancy Crack）、握裹滑移（Bond-slip）、庫倫摩擦（Columb Friction）、複合破壞模型（Combined Crack-Shearing-Crushing）等 5 種模型。透過依接合面特性套用 Interface 模型，可執行結構物與接合面的應力及位移檢核。
混凝土裂縫分析(Concrete Crack Analysis)
混凝土結構物可能因各種條件在表面產生裂縫，而裂縫一旦發生，結構物耐久性大幅降低的可能性很高，因此必須透過有限單元分析檢核裂縫。在 MIDAS FEA NX 中，為描述混凝土的脆弱部位——抗拉部分，提供 Smeared Crack 模型以進行混凝土裂縫分析。透過 MIDAS FEA NX 提供的裂縫分析功能，可確認裂縫是否發生、大小與進展方向的分析結果，並能以長度單位輸出單一混凝土單元中預期發生的裂縫寬度。
水化熱分析(Heat of Hydration Analysis)
大體積混凝土必須執行水化熱分析，以檢核混凝土養護中產生的水化熱所造成的熱應力如何分布於構件內部並帶來何種影響。這類水化熱分析會受水泥種類、澆置溫度、澆置高度、養護方法等多項因素影響，必須對各種條件執行反覆分析才能找出最佳澆置條件，雖然繁瑣，但運用 MIDAS FEA NX 即可更精準且輕鬆地執行水化熱分析。
熱傳分析(Heat Transfer Analysis)
暴露於高溫的結構物會隨時間產生劇烈的溫度變化與梯度（gradient）。為計算這類結構物隨時間的溫度分布以掌握結構物的熱傳特性，並找出因溫度變化引起的結構反應（變形、應力），必須進行熱傳（heat transfer）分析。在 MIDAS FEA NX 中，可透過考量隨溫度變化之材料特性（強度、比熱、熱傳導率等）的非線性分析，掌握暴露於高溫的結構物隨時間的溫度分布與熱傳特性。
疲勞分析(Fatigue Analysis)
鋼構結構物必須檢核因反覆作用載重所產生的疲勞應力，以避免構件突然破壞。在 MIDAS FEA NX 中，可對結構物所受靜載重與活載重的靜力分析結果套用 S-N Method(Stress-Life) 或 E-N Method(Strain-Life)，評估結構物的疲勞壽命（疲勞反覆次數）與損傷程度。

各種進階分析

靜力分析(Linear Static Analysis)
線性靜力分析是所有分析的基礎，用於檢核結構物在外部載重作用下依虎克定律（Hook's Law）行為的變形與強度穩定性。這是檢核結構安全性所有分析中最基本的分析，FEA NX 提供執行線性靜力分析所需的材料特性、載重、邊界條件等。此外，二維板單元無需變更單元座標系即可確認構件的斷面力。透過線性靜力分析可確認結構物應力集中部位的詳細行為，防止應力集中以避免破壞發生，並導出去除不必要部位、加強必要部位以獲得均勻應力分布的最佳化設計。
幾何／材料非線性分析(Material/Geometric Nonlinear Analysis)
以線彈性理論為基礎的結構分析，無法針對材料降伏後的撓度與破壞時的極限載重計算執行精確分析。由於結構物在極限狀態下材料的應力-應變關係會呈現非線性行為，因此為嚴密評估承載力，必須執行考量材料非線性的非線性分析。在 FEA NX 中可實現混凝土與鋼材的各種材料非線性特性，並可執行同時套用材料非線性與幾何非線性的非線性詳細分析。
施工階段分析(Construction Stage Analysis)
混凝土材料的強度隨時間發展不同，且依施工條件載重作用也不同，因此必須執行反映混凝土時間相依特性的施工階段分析。透過 FEA NX 提供的施工階段分析，可模擬多個施工階段，建構應力發生最小的最佳施工階段，為您打造可節省工程費並確保最佳穩定性的環境。
鋼筋／鋼腱分析(Reinforcement/Tendon Analysis)
設置於混凝土構件內部的鋼筋、後拉式樓版，以及設置於 PSC 內部的鋼腱等，為了經濟性的結構物建設而被廣泛使用。設置於構件內部的鋼筋與鋼腱，一般被認為是有限單元模型中難以考量的模型，含鋼筋與鋼腱的分析往往需要大量時間。在 FEA NX 中，鋼筋與鋼腱為 Embeded Type（埋入母材的形式），不受單元切割資訊影響即可獨立建模，並可執行考量鋼腱瞬時損失（摩擦、錨定滑移）與長期損失（鋼腱鬆弛、Creep/Shrinkage 影響）的分析。
挫屈分析(Buckling Analysis)
挫屈分析是當結構物承受超過抗壓強度的壓力而可能發生彎曲、壓縮與潰壞時，用以評估結構物行為的分析，可決定引發結構物挫屈的臨界載重，並判定變形的形狀與型態。透過 FEA NX 提供的挫屈分析功能，為您打造可更輕鬆執行柱、梁、支撐等受壓構件詳細設計的環境。
特徵值分析(Eigenvalue Analysis)
分析結構物固有的動力特性時，特徵值分析為必備工具；可考量結構物的質量與勁度，確認結構物主要的動力特性，如固有模態（或模態形狀）、固有週期（或固有頻率）以及模態參與係數（Modal Participation Factor）等。透過 FEA NX 提供的特徵值分析功能，可確認結構物的固有模態（Vibration Modes），並能確認第 1 模態形狀（或基本振動形狀）、第 2 模態形狀、⋯、第 n 模態形狀。
反應譜分析(Response Spectrum Analysis)
反應譜分析是為簡便求得結構物最大反應而使用的耐震設計手法；FEA NX 提供如下國內外設計規範所訂的各種地震反應譜，可對結構物執行反應譜分析。
- - Korea (Bridge)：韓國，公路橋設計規範
  - Japan (Bridge02)：日本，建築物載重規定與動力分析
  - China (JTJ004-89)：中國，公路工程耐震設計規範
  - KBC 2009：韓國，建築結構設計規範 (2009)，KBC 2005：韓國，建築結構設計規範 (2005)
  - IBC2000 (ASCE7-98)：美國，International Building Code 2000
  - UBC (1997)：美國，UBC 97 規範
  - EURO (2004H-ELASTIC)：歐洲，結構物耐震設計規定
非線性時間歷時分析(Linear/Nonlinear Time History Analysis)
時間歷時分析是當動力載重作用於結構物時，運用結構物的動力特性與所施加的載重，計算任意時間點結構物行為（位移、構件力等）的分析。在 MIDAS FEA NX 中，時間歷時分析提供模態疊加法與直接積分法，並提供可依各分析法設定阻尼等的環境。此外，使用者可自行設定用於生成時間歷時載重的時間函數圖，並以資料庫提供設計中常用的時間歷時載重，為您打造更輕鬆執行時間歷時分析的環境。
接觸分析(Contact Analysis)
接觸分析是分析如螺栓般相鄰兩物體表面因滑動（sliding）所產生的摩擦力（frictional force）與應力、變形等接觸相關行為的分析。在 FEA NX 中，提供於有限單元模型中無需共用節點（Node）即可依整體行為接觸、一般接觸、雙向滑動接觸、粗糙接觸、破壞焊接等條件執行接觸分析的功能。此外，也提供無需共用節點即可自動搜尋所選網格交會區域並生成接觸面的自動接觸功能，讓您更便利地進行接觸分析。
界面非線性分析(Interface Nonlinear Analysis)
考量不同材質接合面的方法有多種。在 MIDAS FEA NX 中，針對描述異質材料接觸面非線性行為的 Interface 非線性特性，提供離散裂縫（Discrete Cracking）、裂縫膨脹（Dilatancy Crack）、握裹滑移（Bond-slip）、庫倫摩擦（Columb Friction）、複合破壞模型（Combined Crack-Shearing-Crushing）等 5 種模型。透過依接合面特性套用 Interface 模型，可執行結構物與接合面的應力及位移檢核。
混凝土裂縫分析(Concrete Crack Analysis)
混凝土結構物可能因各種條件在表面產生裂縫，而裂縫一旦發生，結構物耐久性大幅降低的可能性很高，因此必須透過有限單元分析檢核裂縫。在 MIDAS FEA NX 中，為描述混凝土的脆弱部位——抗拉部分，提供 Smeared Crack 模型以進行混凝土裂縫分析。透過 MIDAS FEA NX 提供的裂縫分析功能，可確認裂縫是否發生、大小與進展方向的分析結果，並能以長度單位輸出單一混凝土單元中預期發生的裂縫寬度。
水化熱分析(Heat of Hydration Analysis)
大體積混凝土必須執行水化熱分析，以檢核混凝土養護中產生的水化熱所造成的熱應力如何分布於構件內部並帶來何種影響。這類水化熱分析會受水泥種類、澆置溫度、澆置高度、養護方法等多項因素影響，必須對各種條件執行反覆分析才能找出最佳澆置條件，雖然繁瑣，但運用 MIDAS FEA NX 即可更精準且輕鬆地執行水化熱分析。
熱傳分析(Heat Transfer Analysis)
暴露於高溫的結構物會隨時間產生劇烈的溫度變化與梯度（gradient）。為計算這類結構物隨時間的溫度分布以掌握結構物的熱傳特性，並找出因溫度變化引起的結構反應（變形、應力），必須進行熱傳（heat transfer）分析。在 MIDAS FEA NX 中，可透過考量隨溫度變化之材料特性（強度、比熱、熱傳導率等）的非線性分析，掌握暴露於高溫的結構物隨時間的溫度分布與熱傳特性。
疲勞分析(Fatigue Analysis)
鋼構結構物必須檢核因反覆作用載重所產生的疲勞應力，以避免構件突然破壞。在 MIDAS FEA NX 中，可對結構物所受靜載重與活載重的靜力分析結果套用 S-N Method(Stress-Life) 或 E-N Method(Strain-Life)，評估結構物的疲勞壽命（疲勞反覆次數）與損傷程度。