可替代OpenSees的纖維梁單元有限元軟件-SeismoStruct介紹

    纖維梁單元軟件在結構工程中被越來越的學者重視,不像ABAQUS、ANSYS等大型通用有限元軟件,因為其計算速度快,理論背景知識完善,在分析鋼筋混凝土結構時有獨特的優勢,如OpenSees、SAP2000、Etabs等。OpenSees是一款非線性能力很強的抗震分析軟件,但是OpenSees并沒有完整的前后處理功能,需要手敲代碼建模及輸出,新手可能浪費大量時間在學習如何寫代碼上,這通常讓學習OpenSees的新手望而卻步。本帖子給同學們介紹一款可以替代OpenSees的纖維梁單元軟件-SeismoStruct,它可以說是把OpenSees強大的非線性分析能力和各種單元(梁柱纖維單元、各種零長度link單元)都集成在可視化的前處理后處理模塊,實現了直接可視化建模,OpenSees有的各種單元、材料,SeismoStruct都有。本帖子簡單介紹SeismoStruct的建模功能和后處理功能,建議學習OpenSees的同學可嘗試一下,軟件學起來非常快,建模快速。

    (1)定義材料(鋼筋、混凝土、自復位材料、填充墻、純砌體等)

OpenSees里的幾種鋼筋、混凝土本構SeismoStruct里都有集成,并且定義的時候很智能,用戶需輸入的參數很少,如混凝土有mander本構,對應OpenSees的Concrete02;鋼筋有M-P本構,對應OpenSees里的Steel02,在SeismoStruct里只需輸入一個混凝土抗壓強度就完成了定義,鋼筋類似。

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可替代OpenSees的纖維梁單元有限元軟件-SeismoStruct介紹的圖3

當然還有一些其他的OpenSees里的材料,如自復位材料,FRP材料,滯回材料等等,詳見軟件手冊。

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混凝土截面、剪力墻bsp;  (2)定義截面(各種集成好的截面,鋼結構截面、鋼筋混凝土截面、剪力墻截面、鋼混復合截面幾十種截面等)

只需選擇相應截面后,輸入尺寸,鋼筋信息,即可完成定義。

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    (3)定義單元類型(與OpenSees一樣,有基于力、基于位移的非線性的分布塑性和集中塑性梁柱單元、零長度彈簧link單元)

自動劃分截面纖維,集中塑性梁柱單元可自定義塑性鉸長度。

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零長度link單元定義:每個link單元有6個自由度,包括三個方向上的軸向和三個三個方向上旋轉自由度,可單獨為每個方向的自由度定義獨立的本構曲線。link單元包含各種OpenSees里的滯回材料,可實現各種功能,如OpenSees里的Pinching4材料。

微信圖片_20220820124027.pngMIMK-Pinching材料(同OpenSees里的Pinching4,見我課程里的SeismoStruct系列梁柱節點建模)

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MIMK-Peak材料(同OpenSees)

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模擬螺栓連接節點的滯回材料

微信圖片_202208201239302.png螺栓連接process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202208/4314ae8527c14d49b03db2afd228c56b.png">

模擬土和結構相互作用的SSI材料

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Bouc_Wen curve 滯回材料

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自復位滯回材料

還有間隙單元Gap/Hook curve 、沖擊響應單元Impact response curve 、粘滯阻尼單元Viscous Damper (vsc_dmp) curve ,Takeda curve、 Gap/Hook curve - gap_hk、Ramberg-Osgood curve 等等這種

    (4)定義節點、連接單元、定義分析步(可分析靜力、擬靜力、往復加載、沖擊、動力地震、模態分析等各種分析)

    (5)定義輸出的結果:輸出鋼筋、混凝土應變、按照不同指標定義塑性鉸

微信圖片_20220820125755.png地震、模態分析5f1be95be1b2a15.png">
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    (6)后處理查看輸出的結果:

可方便查看滯回曲線、各個單元的力,纖維的應力應變、零長度單元的響應曲線等等。

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輸出的滯回曲線

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輸出構件的滯回力

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輸出零長度彈簧link單元的內力變形

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查看出鉸順序

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查看構件開裂程度

    (7)更多例子分享:

框架剪力墻結構-填充墻動力分析

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頂點位移響應

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節點滯回響應

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填充墻滯回響應

13層框架剪力墻住宅樓Pushover分析

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3層純砌體結構Pushover分析

微信圖片_202208201522011.pngPushoverata-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202208/dbfef48384b748589a67246c6001a0ec.png?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202208/dbfef48384b748589a67246c6001a0ec.png?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202208/dbfef48384b748589a67246c6001a0ec.png">

帶樓梯的住宅樓雙向地震分析

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 3層框架剪力墻結構移除中柱的抗連續倒塌分析

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SeismoStruct系列的靜力分析已更新到第六個視頻,包含梁、柱、節點、剪力墻、填充墻的構件分析和整體框架分析,詳見視頻頁面。后期如果有時間會更新動力分析課程,SeismoStruct功能非常強大,更多課程可持續關注。

以上內容為作者原創,轉載請注明出處,內容如有侵權,請聯系作者“土木大興”。

軟件下載見SeismoStruct官網:倒塌分析rrer" target="_blank">https://seismosoft.com/products/seismostruct/

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