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1、基基的非线性动力分析的非线性动力分析基基于于OpenSees的非线性动力分析的非线性动力分析古泉古泉厦门大学建筑与土木工程学院厦门大学建筑与土木工程学院qguucsd.edu厦门大学建筑与土木工程学院厦门大学建筑与土木工程学院OpenSees简介简介OpenSees简介简介 OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation) 是一个基于C+的源代码公开的有限元程 序，OpenSees是目前美国学术界广泛使用的地震工程 模拟平台模拟平台。 这个程序是由太平洋地震研究中心 Pacific Earthquake这个程序是由太平洋地
2、震研究中心 Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) 从1997年开始 研发，以加州大学Berkeley分校牵头、近十所美国著名 高校的教授和博士生、硕士生共同开发，代表美国美 国学术界抗震研究最高水平的汇总。 OpenSees被NEESgrid选作结构模拟平台。和其他有限元相比和其他有限元相比OS的突出优点的突出优点和其他有限元相比和其他有限元相比，OpenSees的突出优点的突出优点源代码公开、学术界共同开发源代码公开、学术界共同开发和共享代码和共享代码、实现、实现科研合作科研合作、持续、持续集成最新成果集成最新成果突出突出
3、强非线性强非线性，包括非线性土和非线性结构，有针对强非线性开发的算法，包括非线性土和非线性结构，有针对强非线性开发的算法基于基于C+面向对象的面向对象的先进程序构架设先进程序构架设计以及基于此构架先进的计以及基于此构架先进的并行计算方法并行计算方法敏感性可靠度敏感性可靠度和和优化分析优化分析敏感性可靠度敏感性可靠度和和优化分析优化分析高性能高性能云计算云计算能力，比如能力，比如Open Science Grid 、TerraGrid由全世界范围教授和学生组成的由全世界范围教授和学生组成的OpenSees学术社区学术社区，有论坛、定期学术讨论、 培训和问题交流，成果在维基百科上公布；，有论坛、定
4、期学术讨论、 培训和问题交流，成果在维基百科上公布；通过通过OpenFresco等技术，能够实现等技术，能够实现和其他系统的集成和其他系统的集成以及以及混合实验混合实验等等OpenSees 是个世界性的学术平台是个世界性的学术平台 最近新增加模块最近新增加模块 ( From Frank Mckenna2013)()A hysteresis model for high damping rubber bearings. M.Kikuchi (Hokkaido University, Japan) and I. Aiken (Seismic Isolation Design, Inc) A num
5、ber of stabilized singlepoint integration elements for use in continuum models:A number of stabilized single point integration elements for use in continuum models: SSP_Quad, SSP_Brick, SSPquad_UP, SSPbrick_UP, C McGann, P MackenzieHeinwein, and P. Arduino, University of Washington. New multispring
6、elements. M.Kikuchi (Hokkaido University, Japan) and I. Aiken (SeismicNew multi spring elements. M.Kikuchi (Hokkaido University, Japan) and I. Aiken (Seismic Isolation Design, Inc) A new contact element. A. Zaghi and M.Cashany (University of Connecticut) ElasticOrthotropic material. (ElasticOrthotro
7、pic, ElasticOrthotropic3D) M. Scott (Oregon p(p ,p)(g State) Additional elastometric Bearings elements (ElastomericBearing, ElastomericBearingBoucWen, ElastomericBearingPlasticity). A. Schellenberg (UC Berkeley) SteelBRB Q.Gu (Xiamen University, P.R. China) A number of deterioration models for use i
8、n modeling of structural frames using concentrated plasticity approach. ModIMKPeakOriented,ModIMKPeakPinching, Bilin D.Lignos, McGill University, Canada Damage2p, A concrete Damage Modelfor 3d and plane stress problems, L.Tesser, Univ. dlPadua, Italy. A cyclic elastopplasticity model for postliquefa
9、ction deformation, Rui Wang, Tsinghua University, P.R. China. OpenSees 最近新增加模块最近新增加模块 ( From Frank Mckenna 2013)BeamContact2D, BeamContact3D, BeamEndContact3D C McGann, P Mackenzie Heinwein, and P. Arduino, University of Washington. Triple Friction Pendulum Element , N. Dao and K. Ryan, University o
10、f Nevada Reno. CapPasticity Q.Gu (Xiamen University, P.R. China) ManzariDafalias ND materials (3D, PlaneStrain) Alborz Ghofrani and P.ArduinoOpenSees 用户分布用户分布OpenSees对学术界的贡献对学术界的贡献OpenSees是服务于科研界的是服务于科研界的科研平台科研平台。基于此平台能够直接利用学术。基于此平台能够直接利用学术最前沿 的成果最前沿 的成果，更易于实现，更易于实现学术创新学术创新。目前基于此平台在美国已经培养出超过目前基于此平台在
11、美国已经培养出超过10位教授位教授以及几十位博士生以及几十位博士生。目前基于此平台在美国已经培养出超过目前基于此平台在美国已经培养出超过10位教授位教授以及几十位博士生以及几十位博士生。同时由于同时由于OpenSees社区的学术先进性，许多社区的学术先进性，许多学术界新概念学术界新概念首先在首先在OpenSees 上被实现和验证，上被实现和验证，PEER 提出的基于性能的计算提出的基于性能的计算PBEE风险评估框架风险评估框架H b id 混合实验等混合实验等Hybrid 混合实验等混合实验等基于基于OpenSees的很多科研成果已经被的很多科研成果已经被工程界广泛接受工程界广泛接受。美国美国
12、NEES将将OpenSees作为其主要模拟平台作为其主要模拟平台集中集中一一批教授基于批教授基于OpenSees美国美国NEES将将OpenSees作为其主要模拟平台作为其主要模拟平台，集中批教授基于集中批教授基于OpenSees 做新的科研。做新的科研。基于基于OpenSees模拟重大工程强震中的响应和破坏，模拟重大工程强震中的响应和破坏，Tall building initiative项目中项目中,一些学者正在研究超大规模结构的破坏、倒塌机理以 及判别准则等。一些学者正在研究超大规模结构的破坏、倒塌机理以 及判别准则等。建筑物抗风、抗火建筑物抗风、抗火土与结构相互作用，渗流计算等土与结构相
13、互作用，渗流计算等目前国内重大研究计划拟将目前国内重大研究计划拟将OpenSees作为主要作为主要科研集成平台科研集成平台。OpenSees 模拟复杂的基础模拟复杂的基础-土土-结构结构-动力相动力相 互作用系统算例互作用系统算例(from Prof. Elgamal)PEER Humboldt Bay Bridge Testbed (330 m long, 10 m wide, 12 m high):Unconfined concreteConfined concrete0.61mUnconfined concreteConfined concreteReinforcing Steel 0.
14、61m2.13m0.61m0.61mReinforcing steel1.37mNonlinear Fiber Bridge Pier I.AnalysisModel * theAnaModel = this-getAnalysisModelPtr(); IncrementalIntegrator *theIntegrator = this-getIncrementalIntegratorPtr(); LinearSOE *theSOE = this-getLinearSOEptr();extint( )FFu II.theIntegrator-formUnbalance(.); III.th
15、eTest-setEquiSolnAlgo(*this);intresult =theTest-start()0 n+101u2 nu3 nu( )int result theTest start()Do IV.theIntegrator-formTangent(tangent) VtheSOE solve();11 n 10dyn T K 0 n+1nu1 n+12 n+1 V.theSOE-solve(); VI.theIntegrator-update (theSOE-getX(); VII. theIntegrator-formUnbalance() VIIIlh T()/fi hid
16、nu1 n 1u2 n 1u3 n 1un1n1 nu2 nu3 nun0uVIII. result = theTest-test(); / refer right side IX.this-record(count+); while (result = -1) / i.e., while not converged;Newton Raphson 迭代算法迭代算法OpenSees 的前后处理：的前后处理：Tclp Tcl (Tool Command Language) 是基于字符的解释型语言，由 John Ousterhout (Stanford University) 开发. (y) TCL 是一门强大的语言，并且容易使用。 OpenSees.exe 是扩展
