建模

LUSAS Civil & Structural具有使用非常方便的建模器，用于建立模型与结果处理，高度集成的求解器也可以独立使用。

建模功能

• 软件的用户界面是原生的Windows界面，且提供了开放接口，支持兼容Excel、Access、Word和其他任何支持ActiveX技术的软件。
  

• 可使用VBScript，C#，VBScript，Python等语言定制软件菜单、工具栏、对话框用于制作用户自己的建模助手，以使得软件满足特定需求。

• 在建模器中模型是以“层”的方式管理组织起来的，各层的可见性等其他属性可以通过树形目录里的层名称来进行调整和配置，可以使用一个或多个树形目录来管理和访问模型。

• 模型的建立是基于几何特征(点、线、面、体)的，支持CAD格式的导入导出。模型的部分应该进行适当的分组，以方便操作和属性赋予。

• 模型的属性，如厚度、材料、荷载等可以明确命名。定义好的属性会出现在属性树形目录栏中，通过使用“拖拽”技术，赋予给选定的几何元素。

• 自动网格划分和简单易用的优化网格能力。

• 内建的自动关联特性，是LUSAS建模器的一个非常重要的特征。它能确保当模型中的几何特征信息被更改后，其所赋予给单元上的荷载、约束等属性信息也会自动的进行更新。

• 渲染功能（3维查看板厚和梁单元截面形状）可以帮助确认板厚和偏心数据设置是否正确，以及梁单元的截面信息设置是否正确。

• 数据提示展示了当鼠标停留在对话框或者模型上的相应几何元素上时，会显示相应的属性提示信息。

• 使用OpenGL技术提供了高效的显示能力，多个图形显示窗口可同时显示在不同位置和朝向的模型的相同或不同的部分。强大的鼠标操作选项可以进行平移、放大缩小、动态旋转、预定义视图等功能方便进行模型的查看和编辑。

• 支持多寄撤销/重做功能，以方便进行模型的修改。

• 丰富的在线帮助链接总是能在您*需要的时候提供给您*相关适合的帮助信息。

截面库与截面属性求解器

截面库与截面属性求解器可以帮助进行直观的梁单元分析建模。

• 包含美国、英国、欧洲、中国、韩国、加拿大、澳大利亚等国家地区的型钢截面库。

• 一般的标准界面库如矩形、圆形、I型、T型、L型、C型、Z型等可以方便的由用户自行定义，

• 预制梁截面生成器可以求解一系列国家地区相关的混凝土预制梁截面属性。

• 任意绘制的截面形状或者截面库的截面形状，都可以使用任意截面求解器来进行截面属性的计算。

• 简单或复杂（带室）的箱梁截面与多箱截面也可以根据输入的参数进行快速的计算。

• 变截面梁可以很方便的在两端定义相应的截面特性。

• 多变截面可以沿着指定的路径进行定义，截面的厚度一定时，可以使用该方式定义多截面组合的梁构件。

• 属性库功能可以单独抽取模型中的属性信息如网格设定信息、几何设定信息、材料信息等。抽离的属性信息可以在模型与模型间相互使用和传递。

高级的单元、材料和求解器

无与伦比的先进的线性和二次单元库：高端的材料本构、线性、非线性隔震节点模型、直接特征求解器、一系列的快速求解器选项等，让您在分析各类问题时得心应手，且拥有很高的求解效率。

高级单元库

• 桥面板的板壳单元

• 梁、壳单元可用于预应力混凝土结构、钢结构、组合结构等

• 实体单元为详细建模和局部效应研究

• 针对斜拉、悬索结构的单元

• 线性与非线性结点单元（joint）

常规/高级的材料类型

• 各向同性材料：塑性、徐变、损伤、收缩、粘滞、二相。

• 正交各向同性材料：塑性、徐变、损伤、收缩、粘滞、二相。

• 各向异性材料与刚性材料

• 与温度相关材料本构模型

• 只受拉/压杆材料模型

• 考虑开口与闭口裂缝、混凝土压碎、基于断裂能理论的应变软化效应的2D/3D混凝土材料本构

• 基于CEB-FIP 1990规范和欧洲规范1992的混凝土收缩徐变模型，基于中国规范的模型只考虑徐变效应。

• 岩土本构模型包括特雷斯卡、范梅塞斯、D-P等、摩尔库伦，修正剑桥模型及其所有常用的土体与结构相互作用的本构模型。考虑体积变形的土体本构（包括固结）

• 用户自定义材料模型与其他模型
  

岩土本构模型

• 岩土本构模型包括特雷斯卡、范梅塞斯、D-P等、摩尔库伦、修正剑桥模型及其所有常用的土体与结构相互作用的本构模型。

• 考虑体积变形的土体本构（包括固结）

结点（joint）材料本构

结点单元(Joint Element)定义了线性连接、非线性连接，以及地震隔震连接特性。

• 线性结点模型包含仅弹簧刚度的简单模型、和定义弹簧刚度、质量、线膨胀系数、阻尼系数等的一般模型。并支持用户自定义的荷载-位移曲线和随轴力变化的位移曲线等。

• 非线性结点模型各向同性硬化的等拉压弹塑性模型，光滑接触、摩擦接触、以及一系列考虑滞回规则的节点，或用户自定义的结点。

• 隔震支座结点模型包含粘滞阻尼器（开尔文与四参数固体模型），考虑塑性屈服与双轴滞回特征的铅芯橡胶支座，考虑随压力与速度变化的摩擦系数和双轴滞回特征的摩擦摆隔震系统，等等。

求解器

• 所有软件产品都配备了直接与特征求解器。

• LUSAS Civil & Structural的一些特定版本提供了快速求解器模块选项。

荷载类型和荷载组合

LUSAS Civil & Structural提供了一系列各种类型的荷载形式以满足绝大部分情况下的分析需要。包络功能、荷载组合功能帮助您从结果中更方便快捷的获取所需信息。

结构荷载、指定荷载和温度荷载是基于几何模型的，针对所指定的整个几何模型都有效。离散荷载则是独立于几何体的。荷载中的变量值功能可以用于所有的荷载类型，取决于荷载所赋予的几何体类型。

常规荷载类型

• 结构荷载类型如重力，集中荷载、分布荷载、面力、温度荷载、应力/应变，梁单元荷载等。

• 指定荷载选项包括：指定初始位移、指定速度、指定加速度等。

• 离散荷载的荷载施加模式可以施加到整个模型或模型的部分区域。

• 列车加载使用复合荷载功能来实现。

• 温度荷载代表了温度设置或者热量的输入。

• 荷载中的变量值功能可以用于所有的荷载类型。

预应力荷载与后张预应力功能

• LUSAS的单根与多根预应力生成向导可以自动在模型中的相应单元处计算生成等效荷载来模拟预应力。

• 多根张拉预应力向导可以考虑由其他预应力筋张拉的弹性回缩预应力损失，这些损失可以是基于设计规范的，也可以是基于用户自定义的。

• 预应力空间形状的定义，根据不同的需要可以直接在3维空间中定义，或者两个平面来定义。

• 预应力荷载的计算可以基于选择不同国家和地区的规范，如美国公路协会规范（AASHTO），欧洲规范，中国规范等。

包络与荷载组合

• 用户可以使用荷载项与荷载系数来定义基本的荷载组合。

• 包络功能可以提供***小的极值包络。

• 智能组合可以生成**或*小极值，并考虑荷载是不利荷载还是有利荷载。智能组合功能可以大大降低所需要的组合或包络的数量。

施工阶段建模

使用LUSAS您可以进行施工阶段分析或者结构拆除分析，也可以用来评估结构受力变化、荷载施加以及与时间相关的材料属性对结构带来的变化。与其他软件不同的是，在LUSAS中仅仅需要一个模型文件就能包含所有需要的工况信息以进行施工阶段分析。可考虑几何非线性、材料非线性、以及材料与时间相关的效应，如混凝土收缩徐变效应。

一个完整的施工阶段分析过程在LUSAS中是在树形目录下的“分析”面板中。建模时，相应的元素和属性可以被设置为激活或钝化，边界条件约束信息一般是在各个工况间共享传递，也可以引入新的或移除边界条件以模拟工程各工况的真实情况。针对部分或整个模型的所选工况或所有工况下的预拱度、位移变化、以及位移增量表都可以生成。

• 完整的施工阶段分析，支持梁单元、壳单元、实体单元。

• 单元激活钝化（单元生死）功能。

• 可根据施工顺序添加或移除边界约束。

• 可以使用滑移线功能实现非线性接触以模拟滑移支座。

• 约束与荷载的功能可以实现施工临时荷载和移动荷载。

• 可以在任意模型的任意位置施加荷载

• 可随时更改荷载/应力/应变而在各施工工况间保持应力锁定不变。

• 指定位移或顶升荷载可以在某一跨施工完成后进行施加。

• 基于CEB-FIP和中国规范的混凝土收缩徐变材料等与时间相关的材料模型。

• 基于其他规范的或用户自定义曲线的特定于时间相关的材料模型

• 使用单根或多根预应力向导来定义模型中的预应力属性荷载和张拉顺序。

• 可考虑钢筋的松弛、时间相关的弹性回缩、由于混凝土收缩徐变或荷载的叠加带来的后张预应力损失。

• 各个工况下的后张预应力的报告可以单独生成，也可以只考虑混凝土结构的收缩徐变带来的预应力损失。

• 您也可以查看从上一个工况以来增量效应引起的净变化值。

岩土/土与结构相互作用

与其他软件不同的是，LUSAS Civil & Structural在提供了一般结构分析设计功能的基础上，还加入了一系列岩土功能相关的工具，这样一来用户可以在一个模型中同时考虑下部土体结构和上部结构。先进的单元库、高端的材料模型、线性与非线性的节点等，使得软件能胜任一系列的土体与结构相互作用的工程问题的分析。

• 拥有一系列的土体的材料模型和非常有用的岩土相关的软件功能。考虑随深度变化的残积土压力的功能在分析如整体式桥梁或涵洞时的土体与结构相互作用时非常有用。岩石节理，孔隙水压力的消散、固结模型、以及一系列的岩土工程问题如考虑长期开挖、粘土层上施工、施工临时结构分析等都得到解决。

• 土体的本构模型包含特雷斯卡、范梅塞斯、D-P、莫尔库伦、修正剑桥等。两相材料的属性可以添加到材料属性中用以模拟不排水/完全饱和与完全排水/不饱和多孔介质，以及减缓固结的过程。排水曲线和填充曲线也可以指定给部分排水的材料。

• 主动/被动的土体结点的非线性弹簧本构，界面网格可以考虑土体与结构的连接。接触和分离、表面摩擦也可以考虑。

• 三段线性的主动/被动土压力节点材料定义向导可以简化一系列的土与结构相互作用分析的建模工作，可以生成性质随深度变化的分段线性的结点材料属性。定义多个属性用来模拟土层的不同或者由于地下水引起的土体性质发生变化的情况。

用于： 一般的土与结构相互作用 整体式桥梁 挡土墙 桩与群桩分析 隧道/明挖隧道 开挖施工 堤/边坡稳定 沉降与固结 降水与渗流分析 模态与动力时程分析

分析能力

分析能力取决于使用的产品。 通过使用软件选项，可以扩展特定LUSAS Civil＆Structural软件产品的分析功能。

在对结构进行建模时，可以在一个模型中独立定义和解决多个分析。这意味着，在大多数情况下，无需分别创建模型的多个拷贝和管理这些拷贝，而可以分析和查看不同分析类型的计算结果。

LUSAS Civil＆Structural中无与伦比的先进单元库，各向同性和正交各向异性材料模型，可以解决所有类型的土木结构工程问题。

线性静力分析

任意线性静力荷载作用下的静力模型的应力、应变、位移、弯矩、剪力和轴力等计算结果的显示和输出。

索力优化分析

调索分析工具可以用于计算得到所有拉索的荷载系数和指定几何属性的结果项。提供了包含两种**算法的优化功能。

目标值分析功能

目标值分析功能可以用于在线性静力计算中，得到所有的荷载系数用于达到指定的几何属性的结果项。

屈曲分析

LUSAS可计算弹性临界屈曲，用于计算结构或构件的承载力。通常也根据不同的设计规范确定是否需要分析结构的二阶效应，LUSAS支持完全非线性屈曲分析。

• 对于既有结构：LUSAS详尽的屈曲分析能帮助您确保结构或构件具有足够的承载力。

• 对于新建结构：可使用LUSAS来进行线性/非线性屈曲分析以评估建造过程中梁/杆的稳定性，板浇筑顺序的影响，亦可优化腹板、翼缘板，支撑以及施工临时结构的加强筋位置的设定等。

疲劳分析

使用全寿命法来进行疲劳分析。疲劳寿命可以用指定的加载顺序或指定次数的重复荷载对结构产生的损伤来表示。

动力分析

LUSAS Civil＆Structural擅长求解地震和一般的动力学问题，结构的固有频率，动态荷载的作用如体育馆礼堂的人群荷载、地震的激励荷载、冲击荷载等都能进行计算。

交互式模态动力学(模态叠加法)

交互式模态动力学(IMD)可以组合考虑荷载的施加情况与结构固有振动频率，用于计算在施加了外部激励的情况下结构的动力响应。IMD生成计算结果化比传统的时间-步的方式快一个数量级。多个加载与高级加载（包括移动荷载、移动质量、移动弹簧质量）和地震分析可以使用IMD+或其他模块选项来建模。

非线性分析

LUSAS Civil＆Structural可以处理几何非线性、材料非线性和接触非线性，以精确分析模拟结构的真实行为。整体和局部的非线性分析能够帮助确认结构设计的经济性，同时也保证了在所有可能荷载组合施加情况下的结构安全。自动的非线性方案简化了以下的分析：

时间相关的动力学分析 仅受压的边界支座和减半节点约束 支座分析 弹塑性大挠度板屈曲 混凝土开裂 考虑恢复效应的混凝土徐变分析 温度荷载 冲击与倒塌评估 推到分析(Push-Over) 开挖和施工分析 土体与结构相互作用

温度/场分析

温度/场模块选项包含了针对简单稳态、复杂稳态分析以及温度/场瞬态分析等扩展功能。通过将LUSAS热/场选项与其他适当的LUSAS选项相结合，可以分析由于传导，对流和辐射引起的热传递。 另外还可以包括由材料的相变引起的效果。

对于大型混凝土结构，如冷却塔，水坝，沉箱和其他大型基础基础，可以在有或没有热 - 结构耦合的情况下进行稳态和瞬态热分析。 使用水化热选项可以对各种水泥类型进行混凝土水化热模拟。

水化热分析

水化热模块选项中混凝土的水化热效应分析支持多种水泥类型，飞灰效应和研磨的粒装高炉渣也可以考虑。

当与非线性分析、动态分析和热/场分析这些软件选项结合使用时，可以在热力耦合分析期间计算混凝土水化热，并且可以将温度和水合程度读入力分析。

结果查看

LUSAS Civil & Structural 拥有一系列简单易用的结果后处理与查看功能，帮助您从分析中获得更多信息。

• 使用“层”来管理和查看整体模型或所选择的部分模型中的图标、云图、向量图以及离散的数值图表。

• 可以使用基本的窗口来展示不同的工况，多个窗口可以同时展示不同工况下的结果。

• 用户可以使用荷载项与荷载系数来定义基本的荷载组合。

• 智能组合可以生成**或*小极值，并考虑荷载是不利荷载还是有利荷载，智能组合功能可以大大降低所需要的组合或包络的数量。

• 包络功能可以提供***小的极值包络。

• 弯矩图，剪力图以及结构的变形都可以方便的查看。

• 云图的颜色范围以及向量图或其他图表的比例都可以进行设置，可对单个显示窗口设置，也可以对所有显示窗口一次性设置。

• 结果可以在全局坐标或局部坐标中查看，也可以以单元轴查看，也可以自己指定坐标系。

• 结果可以在网格层总展示，也可以在变形网格中国展示。对于梁单元来说，亦可以在打开梁截面渲染后再渲染图中展示。

• 对于3维的实体模型，可以使用切片功能来查看结果，支持在所有窗口中任意平面任意数量的切片。

• 结果也可以很容易的输出到表格程序，以方便后续的附加计算和绘图展示。

• 对于混凝土结构模型，对于所有支持的设计规范，可以显示混凝土开裂位置图，开裂宽度云图。

图表

图表向导可以很方便的进行绘制所选择的数据的图表。可以对“面”上的单元进行切片展示沿着切线的结果分布图，也可对3维模型切片后得到的2维切片再次切片得到切线。

动画

结果动画-对于动画展示施工阶段、模态变形、查看结构在移动荷载或地震激励的反应、评估混凝土裂缝发展、材料的屈服时尤其有用。也可以保存成AVI的动画格式以方便其他视频软件打开查看。

板的设计

LUSAS混凝土板设计器用于设计钢筋混凝土板结构（非预应力结构）一般使用板单元或壳单元。可以查看各种设计规范中的承载能力极限状态（ULS）中抗弯验算下的云图、数值等，也可以查看正常使用极限状态（SLS）下的混凝土结构开裂宽度。

支持以下设计规范：

• 美国公路桥梁设计规范　AASHTO　LRFD

• 澳大利亚桥梁设计规范　AS5100-5-2004

• 澳大利亚结构设计规范　AS3600-2009

• 英国结构设计规范　BS5400-4/BS8007/BS8110

• 加拿大结构设计规范　CAN/CSA　S6-06

• 欧洲混凝土结构设计规范　EN1992-1-1/EN1992-2

• IRC：112-2011/CBC-1997

• SS CP65：Part 1/2：1999

用户自定义结果

内建的用户自定义结果功能可以让用户像使用Excel表格的计算公式一样定制模型信息数据与计算的结果数据。与一般的Excel程序不同的是，LUSAS内置的计算是基于当前模型的数据与结果数据，当模型数据更新或分析被更改时，用户自定义结果中的数据也会自动更新。所有的LUSAS结果后处理功能如视图、动画、绘图、打印、报告生成功能等也都适用于用户自定义的组合结果。

结果输出

使用结果输出工具可以将结果项和结果分量的数值制成表格。这些表格通过Windows复制和粘贴操作就能转移到其他应用程序中。模型和结果视图可以直接输出，保存为高分辨率的BMP,JPG,WMF文件，或者是直接复制粘贴到其他应用程序中。

报告生成

报告模板中包含用户指定信息用以生成定制报告。可一键生成指定构件的报告，可以选择性的包含总体的建模信息、工况信息、结果数据、单元类型、特征类型，结构组信息，工况信息等。截图、保存的模型图片、图表也可以包含在一键生成的报告中。单分析模型更改而导致结果变化时，报告的内容会自动随之更新。报告数据可以输出到Excel表格、Word、PDF等其他格式。