tcl命令流
關注創建者：力學星空 創建時間：2019-04-28
tcl命令流的實例教程
如果通過編寫Tcl命令流，我們很容易在三維纖維截面的劃分，梁柱單元的geomtransf的方向，甚至單元編號上犯錯，當這些因無意識犯的錯誤，因為沒有可視化的提示，通過逐行校核代碼是很困難了，而STKO則輕松的解決了上述問題，通過可視化很容易幫助我們看單元有沒有賦予錯，單元的geomtranf有沒放放置錯，如果放錯，可以通過建立local axis 坐標，很快進行更正，通過和abaqus 建模一致的方式迅速搭建模型，如下圖所示，這個過程可以規避掉很多因不細心導致模型不能算的局限。
圖2 建模過程
上述建模過程和結果輸出中幾處要點：
• 約束混凝土本構的自動生成：
STKO 根據現有的幾種成熟的約束混凝土模型，通過使用戶提供的箍筋信息，包括直徑，數目，間距等，自動計算約束混凝土區域的本構模型。從而避免了以往要對fibre 截面不同約束混凝土區域賦予不同的混凝土模型。
圖3 約束混凝土本構
• 纖維截面抗剪和抗扭剛度的在STKO中的實現：
OpenSEES默認的纖維單元是不考慮剪切變形的，因為OS中的纖維單元相當于是一個伯努利梁，也即抗剪剛度是無窮大，這對一般的細長梁分析是沒有問題的，但在有些問題中，比如深梁，或者較粗柱子，或者剪力墻中，我們就需考慮剪切剛度，因為在這些分析中剪切變形的影響是不可忽視的。在Tcl 命令流中，是通過section aggregator 來進行截面剛度的組裝，當然這在STKO中是一致的，我們首先創立對應的抗剪剛度和抗扭剛度的標準彈性材料，最后通過aggregator option 組裝。如下圖。
展開 如果通過編寫Tcl命令流，我們很容易在三維纖維截面的劃分，梁柱單元的geomtransf的方向，甚至單元編號，當這些因無意識犯的錯誤，因為沒有可視化，通過逐行校核代碼是很困難了，而STKO則輕松的解決了上述問題，通過可視化很容易幫助我們看單元有沒有賦予錯，單元的geomtranf有沒放放置錯，通過和abaqus 建模一致的方式迅速搭建模型，如下圖所示，這個過程可以規避掉很多因不細心導致模型不能算的局限。
圖2 建模過程
上述建模過程和結果輸出中幾處要點：
• 梁柱鉸接的實現形式：
寫過tcl 的命令流使用者很清楚，在實現鉸接時，我們可以使用零長度單元（zero length element）并結合equalDOF 的命令，實際上equalDOF這個命令和abaqus couple有點像,當然實際上我們也可以單獨使用零長度單元單獨實現，在STKO中，研發人員開發了hingebeam element, 其本質上就是有三個單元拼裝而成，中間主單元，兩邊為零長度單元，通過對零長度單元賦予不同的材性，實現不同平動和旋轉的彈簧，自然也可以實現僅在ry 方向實現鉸接，其他方向保持剛接，如下圖所示為hingebeam 單元對應截面屬性的賦予。
圖3 hingebeam property
• 自復位支撐：
這里的自復位支撐可以通過很多方式去模擬，在這個模型中通過twonodeLink material 去實現，在STKO中如果使用twonodeLink 單元，需要首先創建點對點的相互作用，之后將自復位材料賦予給twonodeLink material, 最后在賦予給起初創建的點對點的相互作用，即可以實現自復位撐的設置。
展開 然而在過去的很長一段時間里，盡管Opensees 由于其出色的求解模塊而活躍于科研圈，但其價值還遠遠沒有被充分發掘出來，究其原因，主要就是沒有友好的GUI，初學者需要編寫一定的tcl 命令流，來和Opensees 的求解模塊進行數據交互，而這個過程，對于研究課題相對簡單的使用者來說，還能接受，一旦研究的課題空間化，復雜化，殼和實體化，通過tcl的編寫，盡管高手也有點捉襟見肘，所以我們必須要有一個強大的前后處理器來進一步擴大opensees 不光在科研圈，也在工程界的影響，當然在這個進程，很多學者也做了很多的努力，比如內地的陳學偉博士，加拿大的 Prof. Tony Yang.但總的來說Opensees 的前后處理還不是很友好。
作者基于自己使用用戶體驗，推薦由意大利ASDEA 公司為Opensees量身定制的基于CAD 操作的前后處理STKO 軟件，成功無縫對接Opensees，形成新一代有限元軟件，該軟件為Opensees 的進一步推廣必然有一定促進作用，該軟件也被Openses 官方網站特別推薦，如圖2。
圖2 Opensees 官網
3. 案例1：
以一個具體案例來說，對于如下圖的三維多層多跨鋼框架，如果我們需要用tcl 命令去寫，是很復雜，我們需要校核節點的編號，材料編號，截面編號，單元編號，單元截面的局部坐標，節點質量等等，在撰寫命令流時，很容易就會出錯，出錯后，Opensees 還不給具體提示，需要我們一段代碼一段代碼去調試，這個調試的過程時非常的費事的。而采用STKO，你僅僅需要十幾分鐘就完成幾何模型建立，然后在進行mesh 形成數值模型，最后直接提交計算，如果過程有錯，你可以通過圖形觀察模型，很容易發現錯誤，若無錯誤，很快就可以對結果進行可視化的分析。
展開 用戶可采用SimLab的Python宏命令，錄制建模流程。或在HyperWorks CFD模塊的Template Manager創建Tcl/Tk命令流。這兩種方法都可以在后臺調用AcuSolve求解器，自動劃分網格，提交計算任務和獲取響應值。
Automation → Scripting → Record/Play錄制或回放Python腳本。
SimLab 自動化
SimLab 的 DOE 工具用于多工況（例如不同的流量，閥門開度等）的一鍵提交計算。
SimLab多工況批量計算
HyperWorks CFD的流程自動化。用戶在Template Manager中定義一系列動作，例如劃分網格，定義邊界，材料定義等，而無需手動編輯Tck/Tk腳本。
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或在HyperWorks CFD模塊的Template Manager創建Tcl/Tk命令流。這兩種方法都可以在后臺調用AcuSolve求解器，自動劃分網格，提交計算任務和獲取響應值。
Automation → Scripting → Record/Play錄制或回放Python腳本。
在Tcl 命令流中，是通過section aggregator 來進行截面剛度的組裝，當然這在STKO中是一致的，我們首先創立對應的抗剪剛度和抗扭剛度的標準彈性材料，最后通過aggregator option 組裝。如下圖。
如果通過編寫Tcl命令流，我們很容易在三維纖維截面的劃分，梁柱單元的geomtransf的方向，甚至單元編號，當這些因無意識犯的錯誤，因為沒有可視化，通過逐行校核代碼是很困難了，而STKO則輕松的解決了上述問題，通過可視化很容易幫助我們看單元有沒有賦予錯，單元的geomtranf有沒放放置錯，通過和abaqus 建模一致的方式迅速搭建模型，如下圖所示，這個過程可以規避掉很多因不細心導致模型不能算的局限
也就是說，如果opensees 能夠有一個強大的GUI 界面，我們也可以完全不去理會tcl 命令流，就像我們可以幾乎可以不理會abaqus 基于python 的script 或者inp 文件一樣，享用opensees。
