SeismoStruct介绍:OpenSees的纤维梁单元有限元替代软件

纤维梁单元软件在结构工程中被越来越的学者重视,不像ABAQUS、ANSYS等大型通用有限元软件,因为其计算速度快,理论背景知识完善,在分析钢筋混凝土结构时有独特的优势,如OpenSees、SAP2000、Etabs等。

OpenSees是一款非线性能力很强的抗震分析软件,但是OpenSees并没有完整的前后处理功能,需要手敲代码建模及输出,新手可能浪费大量时间在学习如何写代码上,这通常让学习OpenSees的新手望而却步。

本帖子给同学们介绍一款可以替代OpenSees的纤维梁单元软件-SeismoStruct,它可以说是把OpenSees强大的非线性分析能力和各种单元(梁柱纤维单元、各种零长度link单元)都集成在可视化的前处理后处理模块,实现了直接可视化建模,OpenSees有的各种单元、材料,SeismoStruct都有。本帖子简单介绍SeismoStruct的建模功能和后处理功能,建议学习OpenSees的同学可尝试一下,软件学起来非常快,建模快速。



1)定义材料(钢筋、混凝土、自复位材料、填充墙、纯砌体等)

OpenSees里的几种钢筋、混凝土本构SeismoStruct里都有集成,并且定义的时候很智能,用户需输入的参数很少,如混凝土有mander本构,对应OpenSees的Concrete02;钢筋有M-P本构,对应OpenSees里的Steel02,在SeismoStruct里只需输入一个混凝土抗压强度就完成了定义,钢筋类似。

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可替代OpenSees的纤维梁单元有限元软件-SeismoStruct介绍的图3

当然还有一些其他的OpenSees里的材料,如自复位材料,FRP材料,滞回材料等等,详见软件手册。

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2)定义截面(各种集成好的截面,钢结构截面、钢筋混凝土截面、剪力墙截面、钢混复合截面几十种截面等)

只需选择相应截面后,输入尺寸,钢筋信息,即可完成定义。

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3)定义单元类型(与OpenSees一样,有基于力、基于位移的非线性的分布塑性和集中塑性梁柱单元、零长度弹簧link单元)

自动划分截面纤维,集中塑性梁柱单元可自定义塑性铰长度。

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零长度link单元定义:每个link单元有6个自由度,包括三个方向上的轴向和三个三个方向上旋转自由度,可单独为每个方向的自由度定义独立的本构曲线。link单元包含各种OpenSees里的滞回材料,可实现各种功能,如OpenSees里的Pinching4材料。


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MIMK-Pinching材料(同OpenSees里的Pinching4,见我课程里的SeismoStruct系列梁柱节点建模)



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MIMK-Peak材料(同OpenSees)



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模拟螺栓连接节点的滞回材料

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模拟土和结构相互作用的SSI材料

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Bouc_Wen curve 滞回材料

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自复位滞回材料

还有间隙单元Gap/Hook curve 、冲击响应单元Impact response curve 、粘滞阻尼单元Viscous Damper (vsc_dmp) curve ,Takeda curve、 Gap/Hook curve - gap_hk、Ramberg-Osgood curve 等等这种



4)定义节点、连接单元、定义分析步(可分析静力、拟静力、往复加载、冲击、动力地震、模态分析等各种分析)

5)定义输出的结果:输出钢筋、混凝土应变、按照不同指标定义塑性铰

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6)后处理查看输出的结果:

可方便查看滞回曲线、各个单元的力,纤维的应力应变、零长度单元的响应曲线等等。

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输出的滞回曲线

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输出构件的滞回力

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输出零长度弹簧link单元的内力变形

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查看出铰顺序

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查看构件开裂程度



7)更多例子分享:

框架剪力墙结构-填充墙动力分析

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顶点位移响应

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节点滞回响应

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填充墙滞回响应

13层框架剪力墙住宅楼Pushover分析

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3层纯砌体结构Pushover分析

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带楼梯的住宅楼双向地震分析

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3层框架剪力墙结构移除中柱的抗连续倒塌分析

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SeismoStruct系列的静力分析已更新到第六个视频,包含梁、柱、节点、剪力墙、填充墙的构件分析和整体框架分析,详见视频页面。


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