陈学伟-OpenSEES前后处理程序ETO及实例教程

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地震工程学 OpenSeesNavigator

地震工程学作业（二）学生：学号：指导老师：日期：目录1、结构弹塑性分析基础 (1)1.1弹塑性分析理论基础 (1)1.2OpenSees&Navigator简介 (2)2、荷载计算与结构截面的选定 (3)3、钢筋混凝土结构模型 (4)3.1材料参数选定 (4)3.2模型建立 (6)3.2.1建立几何模型 (6)3.2.1Define (8)3.2.2Assign (11)3.3模态分析 (12)3.4自重加载分析 (13)3.5正弦激励分析 (14)3.5.1动力分析建模 (14)3.5.1正弦激励弹性分析结果 (16)3.5.2正弦激励弹塑性分析结果 (17)3.6ElCentro-NS激励分析 (18)3.7小结 (21)4、钢结构模型 (22)4.1截面选定与材料定义 (22)4.2分析结果 (23)4.2.1自重加载分析 (23)4.2.1正弦激励弹塑性分析 (24)4.2.2El-NS激励分析 (25)4.3小结 (28)1、结构弹塑性分析基础1.1弹塑性分析理论基础结构在地震加速度作用下的运动学方程可表示为：}1{)(M f X C X M t a -=++∙∙∙ （1-1）其中，C M,分别表示质量、阻尼矩阵;f 表示恢复力向量，它可能与速度位移等量有关;a(t)表示地震加速度时程，简记： F(t)M =-{1})(t a并将式1-1写成增量的形式，并认为性恢复力项仅与位移相关则有：F X f X C X M ∆=∆+∆+∆∙∙∙)( （1-2）将位移，速度项作Taylor 展开可以得： )(62432t O t t t ∆+∆+∆+∆=∆∙∙∙∙∙∙X X X X （1-3）)(232t O t t ∆+∆+∆=∆∙∙∙∙∙∙X X X （1-4）再考虑近似关系：∙∙∙∙∙≈∆X X t （1-5）将式1-5代入1-3，1-4可得： ∙∙∙∙∙∆+∆+∆≈∆X X X X 6222t t t （1-6） ∙∙∙∙∙∆+∆≈∆X X X 2t t （1-7）由于上式中丢掉了高阶项，因此1-6，1-7的关系只是近似成立的若再考虑两个优化自由度，则为Nemark 法的基本思路。

1 OpenSees安装及使用

这一公式在有限元分析中应用很广，采用统一式子表达上升段和下分析时可取： 0 0.002； cu 0.003 ~ 0.004； cu (0.80 ~ 0.85) 0 降段，在ADINA中基本采用此应力－应变本构模型。
1971年Sargin 对Saenz表达式进行修正
A ( D 1 ) 0 0
过镇海箍筋约束高强混凝土双参数本构模型
Av x (3 2 Av ) x 2 ( Av 2) x 3 0 x 1 y ( x) x c x 1 2 a v ( x 1) x f cc 箍筋约束混凝土
f cc
y
c
f cc
x
c c0
fc s 1 1.09v 1 f c b
日本学者 Desayi 和 Krishnan 提出的表达式

Desayi and Krishnan Model

E 1 0
2
fc
0
0
cu

该公式开创了用统一式子表达上升段和下降段，很多学者在此基础上进行修正和完善。
1964年Saenz 等人的表达式
D为主要影响下降段的参数，对上升段影响很小。适合用来描述各种标号混凝土及箍筋约束混凝土的本构关系，被 CEB-
FIP MC90欧洲规范采用。
清华大学过镇海提出的应力-应变全曲线表达式
若采用无量纲坐标x=/0，y=/fc，则混凝土应力-应变全曲线的几何特征必须满足:
(MPa)
C80
国国家自然科学基金（NSF）资助、西部大学联盟“太平洋地震工程研究中心” （Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER）主导、以加州

(word完整版)opensees总结2,推荐文档

1、瑞利阻尼在OPENSEES 中，结构采用瑞利（Rayleigh ）阻尼，即阻尼矩阵的大小与结构的质量矩阵，刚度矩阵都相关，瑞利阻尼的计算公式如下，阻尼与刚度质量的关系如下图所示。

[][][]01c a m a k =+式中，ξ为阻尼比，a 0为质量相关系数，a 1为刚度相关系数，[c]为阻尼矩阵，[m]为质量矩阵，[k]为刚度矩阵；ωm 、ωn 为结构两个主振型的圆频率，由于 OPENSEES 能够直接求解振型的特征值，那么特征值与圆频率的关系：=λω。

命令流的解读如下：set xDamp 0.05 ;————设置阻尼比为0.05set nEigenI 1;————主振型1为第1振型set nEigenJ 2;————主振型2为第2振型set lambdaN [eigen [expr $nEigenJ]];————求解两阶振型即可set lambdaI [lindex $lambdaN [expr $nEigenI-1]];————提取第1阶特征值 set lambdaJ [lindex $lambdaN [expr $nEigenJ-1]];————提取第2阶特征值 set omegaI [expr pow ($lambdaI,0.5)];——— —从特征值求圆频率set omegaJ [expr pow($lambdaJ,0.5)];————从特征值求圆频率set alphaM [expr $xDamp*(2*$omegaI*$omegaJ)/($omegaI+$omegaJ)];————alphaM 为a 0，即质量相关系数；set betaKcurr [expr 2.*$xDam p/($omegaI+$omegaJ)]; ———betaKcurr 为a1，即刚度相关系数；rayleigh $alphaM $betaKcurr 0 0———定义瑞利阻尼，只需要填写a0、a1，其它值为0。

opensees解题技巧窍门

OpenSEES解题一般规律、技巧总结单位OpenSEES中是可以用公制单位（N,m）的（而并不是像某些文章中说的“OpenSees默认为英制单位”）。

实际上我认为OpenSEES中并没有什么默认单位，只要编程者自己保持单位一致就行；这点类似于SAP2000的风格。

建模顺序做事要讲究顺序，OpenSEES建模亦如是：必须先定义材料才能离散截面（因为离散截面时要对所划分的截面指定材料属性）。

与之类似的，必须先定义（离散）截面，才能定义非线性梁柱单元（因为定义非线性梁柱单元时要指定单元截面）。

关于BandSPD求解方式官网关于BandSPD方程形式的评价："This is a good choice for most small size models. "并且后面紧跟了一句："The equations have to be numbered so the widely used RCM (Reverse Cuthill-McKee) numberer is used. "可见numberer 类型不是随便选，而是要根据方程类型来决定的！（不过直到作业做完，我对numberer, system, test, algorithm, analysis（还包括geomTransf, constraints）等求解控制命令还是一知半解！我觉得要想弄明白这些命令——得先回头好好翻翻有限元和数值分析的书了！）OpenSEES中默认的计算精度比较高！“0.1000000000000001≠0.1”：（自行总结，未找到官方说明）这是一个真实的故事：我曾在程序中自以为是的将一连串相邻均只有0.1左右的数的差强行赋值为0.1，而没有采用循环命令将两数作差并将结果赋给新变量——其中即有这样的强行截断！我以为小数点后都n位了，即使我带着它最后也会被系统截断，还不如我直接预处理来得清爽！没想到这样做直接导致计算不收敛！真是失之毫厘谬以千里！可见在OpenSEES中默认的计算精度比较高！后来我还在老师给的一份范例程序（Silvia Mazzoni & Frank McKenna, 2006）中发现了这么一段：……set Ubig 1.e10; # a really large numberset Usmall [expr 1/$Ubig]; # a really small number……可见系统并未认为Usmall=0 ！再一次印证了这一点！划分纤维截面时角点坐标输入的门道划分纤维截面时角点坐标输入非常有讲究！为了说的直白，我把要点放到下面这张图中了：数据文件处理OpenSEES运行中是可以生成并读写txt文档的！注意我说是“读写”哦！（生成txt文档的好处是方便运行完后双击生成的数据文件读取数据，你懂的。

opensees总结

1、定义梁柱单元局部坐标轴的命令流为：geomTransf Linear $transfTag $vecxzX $vecxzY $vecxzZ其中，$transfTag 代表局部坐标轴矢量的编号，$vecxzX $vecxzY $vecxzZ 表示局部坐标轴的方向矢量值。

2、OPENSEES 的刚性隔板假定命令流格式为：rigidDiaphragm $perpDirn $masterNodeTag $slaveNodeTag1 $slaveNodeTag2 ...其中，$perpDirn 表示刚性隔板的方法，如实例中楼板的刚性隔板的平移方向为U1（X 方向）与U2（Y 方向），即1-2 平面，该值应为3。

$masterNodeTag 为主结点，$slaveNodeTag1 为从结点。

主结点一般为刚性隔板刚心。

实例中：rigidDiaphragm 3 35 2，表示刚性隔板平动方向为1-2 平面，刚心主节点为35 点，2号结点为从结点。

3、弹性梁柱单元的命令流：element elasticBeamColumn $eleTag $iNode $jNode $A $E $G $J $Iy $Iz $transfTag需要提供截面的截面积A、截面Y 轴惯性矩Iy，截面Z 轴惯性矩Iz，截面扭转矩，截面材料的弹性模量E 及剪切模量G。

其中：$transfTag 与$eleTag 是一致的，表示一个单元有自已特定的坐标轴向量，为了编程的方便。

陈：例题三4、非线性材料模型的定义(1)uniaxialMaterial Steel01 1 335 200000 0.00001表示，钢筋的屈服强度为335MPa，弹性模量为200000MPa，硬化系数为0.00001，即屈服平台基本上为水平段。

将混凝土材料本构C40 改为非线性混凝土本构【Concrete01】，命令流如下：(2)uniaxialMaterial Concrete01 2 -26.8 -0.002 -10 -0.0033材料参数意见参考图所示。

OPENSEES

OPENSEESOPENSEESopensees中的单元问题梁柱单元1. Nonlinear BeamColumn基于有限单元柔度法理论。

允许刚度沿杆长变化，通过确定单元控制截面各自的截面抗力和截面刚度矩阵,按照Gauss-Lobatto积分方法沿杆长积分计算出整个单元的抗力与切线刚度矩阵。

NonlinearBeamColumn单元对于截面软化行为，构件反应由单元积分点数控制，为保证不同积分点数下构件反应的一致性，可以通过修正材料的应力-应变关系来实现，但同时会造成截面层次反应的不一致，因此需要在截面层次进行二次修正。

一根构件不需要单元划分，使用1个单元即可，建议单元内使用4个截面积分点，截面上使用6*6的纤维积分点。

[5]2. Displacement – Based BeamColumn基于有限单元刚度法理论。

允许刚度沿杆长变化，按照Gauss -Legendre积分方法沿杆长积分计算出整个单元的抗力与切线刚度矩阵。

Displacement - BasedBeam- Column单元对于截面软化行为，构件反应由遭受软化行为的单元长度控制，为保证计算结果的精确性，一般需要将构件离散为更多的单元，而截面层次的反应与构件的单元离散数无关，可以较为准确地反应截面的软化行为。

建议一根构件划分为5个单元，单元内使用4个截面积分点，截面上使用6*6的纤维积分点。

[5]3. Beam With Hinges基于有限单元柔度法理论。

假定单元的非弹性变形集中在构件的两端，在杆件端部设置2个积分控制截面,并设定恰当的塑性铰长度，按照Gauss - Radau积分方法沿塑性铰长度积分来模拟构件和整体结构的非线性反应特点，而杆件中部的区段仍保持弹性。

L P塑性铰长度。

通过对BeamWithHinges单元的积分方法进行修正，保证塑性铰区只存在一个积分点，BeamWithHinges单元对于截面软化行为可以在单元层次和截面层次准确地进行描述。

OpenSees系统识别工具箱开发及应用

作为损伤识别的指标是不理想的。对于以弯曲变形为主的结构 ,曲率是对损伤较为敏感的动力参数 ,不少研究者对曲率模态及其相关的改进研究进行了阐述及应用 [ 1 - 5 ] ,这些方法的损伤识别能力都比位移模态有所改善 ,但是 ,也都还有一定的局限性。由此看来 ,损伤识别指标依然是这一研究领域的瓶颈 , 在很大程度上 ,限制了结构健康监测系统的应用与发展。
但是由于在获取曲率的矩阵中某些参数的取值存在随意性难以在实际结构中加以应用5中可以发现在直接刚度法中采用惩罚函数法获取曲率模态最大的困难是参数的选取各种损伤情况下各阶模态都需要寻找不同的惩罚参数在损伤预先不知的情况下难以在实际工程结构中应用针对上述直接刚度法所存在的问题作者对曲率模态的获取采用中心差分法再用式1获取结构无损与损伤状态下的刚度并在此基础上引入刚度变化指标stiffnessvariationindexsvi用于损伤识别其定义如下
0 引言
结构健康监测系统对于保障现役结构的安全和评估剩余寿命 ,具有极其重要的意义。结构损伤识别作为健康监测系统的核心内容 ,一直是研究人员和结构工程师关注的重要问题 , 但是到目前为止 , 还没有简单实用和公认的损伤识别指标可供结构工程师应用。人们已经意识到 ,直接应用结构的模态
现有的损伤识别方法一般假定结构的质量矩阵
在损伤前后不变 ,刚度参数由于出现局部损伤而减小 ,且不考虑阻尼的影响。在自由振动的条件下 ,结构的动力方程为 :
M Β + KU = 0
(2)
将位移和加速度模态代入以上方程式可得 :
Kφm
=
ω2 m
Mφm
(3)
式中 m 为位移模态的阶数。
从该式可以看出 ,模态 (或振型 )就是模态惯性

基于OpenSEES的剪力墙低周往复试验的数值分析

剪切弹簧恢复力模型可采用线弹性本构或 DRA IN 22D 的剪切本构 ,如图 3 所示. 水平弹簧的高度系数 c值要根据预计的单元曲率分布来确定 , V ulcano等 [ 4 ]取不同的 c值 ( c = 0 , 012 , 013 , 014 ) 进行试算 ,发现 c = 014时结果最好. 本研究采用的 c值为 014.
图 5 试件 3、试件 4的截面配筋图 (单位 : mm ) Fig. 5 Section and reinforcement of specimen 3 and specimen 4
( unit: mm )
表 3 钢筋参数 Table 3 Parameters of reinforcement
钢筋型号
第 36卷第 12期 2008年 12月
华南理工大学学报 (自然科学版 )
J ou rna l of S ou th C h ina U n ive rsity of Techno logy (N a tu ra l S c ience Ed ition)
V o l. 36 N o. 12 D ecem be r 2008
本研究基于 OpenSEES程序和多竖向弹簧单元 (MVLEM )模拟剪力墙结构 ,通过对 OpenSEES进行二次开发 ,编制了剪力墙弹塑性分析程序 SWNA ,并对广州花园酒店剪力墙低周往复试验进行数值模拟 ,将分析结果与试验结果进行对比.
1 多竖向弹簧单元理论
MVLEM 克服了 TVLEM 中弯曲弹簧和边柱杆
2 规范 0. 36 <6@110 <6@120
80
120
原
<4@160 ×

396-实例 2 多层框架结构静力分析

实例2 多层框架结构静力分析1)问题描述：本例是一个四层的框架结构（梁柱结构）受风荷载（楼层荷载）的作用的静力分析，如图所示。

本例主要演示OPENSEES弹性梁柱单元的建模与分析过程。

结构模型尺寸如图所示。

梁截面为200x600及400x600。

柱截面为400x400和600x600，梁柱均采用C40。

风荷载信息：B类场地，基本风压为0.50kN/m2，风荷载为Y方向。

附加恒载为1.5kN/m2，活载为2.0kN/m2，楼板厚度为100mm。

求风荷载作用下，结构的变形。

注意：本题仍然采用弹性材料，即弹性分析。

介绍框架单元（梁柱单元）的建模方法。

2)ETABS模型建模（1）采用ETABS的进行几何模型建模，与上述章节类似，不再展开介绍。

建立模型如下图所示。

图 ETABS建立框架的几何模型（2）点击菜单【Define】→【Material Properties】输入材料参数，点击材料C40，将其参数弹性模量（Modulus of Elasticity）改为32500MPa即可。

输入混凝土正确的容重与密度。

注意：容重与密度在ETABS里面是不同的，容重用于生成自重荷载，密度用于生成自重产生的质量源，如果质量源采用荷载相关，则不需要考虑密度的影响。

本实例输入容重，主要是为了生成质量，用于计算周期，周期用于计算风荷载。

图 ETABS材料定义点击菜单【Define】→【Frame Sections】输入截面参数。

本实例输入的是矩形混凝土截面，在OPENSEES中实现弹性杆系单元，所以首字母为“E”。

如下表所示。

截面定义如下图所示。

截面名称首字母 OpenSEES对应单元单元类型T Truss桁架单元E Elastic弹性单元D Disp Beamcolumn基于刚度的纤维单元N Nonlinear Beamcolumn基于柔度的纤维单元H Beam With Hinge塑性铰单元图 ETABS截面定义（3）定义约束条件，选取指定为固定支座的点。

OpenSEES学习笔记培训课件

1、利用零长单元模拟阻尼，uniaxialMaterial Elastic 1 6.8098e6;uniaxialMaterial Viscous 2 3.24e5 1;uniaxialMaterial Parallel 3 3 5;element zeroLength 1 $iNode $jNode -mat 3 -dir 1;通常有两种方式：（1）truss element and viscous material.（桁架单元和阻尼材料）（2）force-based beam-column element and Maxwell material（基于力的梁柱单元和Maxwell 材料）。

－、如何运行OpenSEES有三种方法可以执行OpenSees/Tcl命令：1、interactive交互式直接将命令输入Prompt。

2、执行文件输入这种方法是最常用的一种，以source inputfile.tcl方式执行已写好的外部命令文件。

3、Batch模式即以Opensees inputFile.tcl方式在MS－DOS/Unix promt中运行。

二、定义单位和常数在编写一个较大的Opensees命令时。

最好先定义好单位及常数。

在Opensees中，编译器不能自行转换单位。

所以一开始就要先定义好。

单位定义包括两部分：首先定义基本单位；再定义合成单位。

其中基本单位要相互独立。

同时，在定义单位时，既可以按国际公制单位，也可以按私制单位。

因些在单位定义文件中可能是混合的。

我个人建议，还是采用国际公制单位较好。

像国外常用英制单位。

很不习惯。

对于一些常数，如和g等常数要事先定义好。

在定义这些单位时所用的命令是“set”。

三、生成Matlab命令Matlab是后处理最常用的工具，通过Tcl脚本语言可以得到Matlab命令文件。

同时保证相同的分析参数。

如下例：四、定义Tcl命令的方法这种方法是从Tcl语言获得的工具，他是一种广义上的函数或者子程序协议。

陈学伟-OpenSEES前后处理程序ETO及实例教程

OpenSEES前后处理程序ETO及实例教程WSP HONG KONG LTDPrinciple EngineerDr. Chen Xuewei主要内容(Main Content)⏹ETO 简介及开发思路⏹ETO 主要功能介绍⏹OpenSEES 实例教程15分钟简单介绍ETO简介及开发思路ETO 是一款具有与ETABS交互接口的OpenSees 前后处理程序。

节点信息质量源信息截面信息单元几何信息约束信息荷载信息线性材料信息单元定义（如：纤维截面、Transformation ）变形显示分析参数设置（如：分析类型、控制参数）记录设置（如：节点位移、单元内力、截面变形、模态）Tcl 脚本文件针对实际问题进行适当修改即可提交运算读取.OUT 结果文件当前操作状态菜单栏快捷按钮工具栏三维可视化界面导入ETABS生成的S2K文件ETO主要功能介绍ETO主要功能介绍单元定义单元类型包括Elastic BeamColumn,Nolinear BeamColumn, DispBeamColumn, Beam with Hinge,Truss。

界面类型包括工字型界面、矩形截面。

材料选择。

GeoTransf包括Linear, P-Delta,Corotational。

截面配筋。

纤维划分定义。

分析类型包括Single Load Control,Single Displacement Control,Gravity+Pushover, Modal Analysis,Time History Analysis, D+L TimeHist Analysis。

控制工况包括荷载控制、位移控制。

材料选择。

非线性设置包括梁柱单元积分点数、钢筋材料序号。

截面组装。

模态数量。

记录设置所有节点位移。

所有框架单元内力。

非线性梁柱单元截面变形。

非线性梁柱单元截面应力-应变关系。

振型特征值。

ETO主要功能介绍显示单元编号显示单元局部坐标轴ETO主要功能介绍显示节点荷载或单元荷载生成Tcl 脚本文件ETO 主要功能介绍节点变形显示实例1 桁架桥结构静力分析6.5e-018 -0.378 -1.653主要介绍从ETABS 建模、ETO 修改模型到生成OpenSees 命令流的流程，并解释命令流中节点建模、节点约束、弹性材料、桁架单元、节点单元输出设置、点荷载设置及分析工况设置等部分的命令，最后对比了ETABS 和OpenSees 的计算结果。

实例 8 钢结构低周往复分析

实例8 钢结构低周往复分析1)问题描述：本例是一个带支撑钢框架结构低周往复分析的实例，与前面算例Push-Over不同，在对结构施加恒定的竖向荷载后，施加一定的侧向力模式，实现基于位移控制的低周往复加载，使结构发生弹塑性行为的分析过程。

实例为两层带支撑的钢框架结构，框架及支撑截面如下图所示，无楼板，所有梁柱截面均为H300×400×25×25，支撑截面为H200×200×20×12。

结构简图2)ETABS模型建模（1）建立ETABS模型，定义材料和框架H型钢截面及建立几何模型，如下图所示。

H 型钢截面定义时，名字的首字母应为“D”，即本实例采用基于刚度法的纤维单元(Disp Beam Column Element)模拟（详见实例1）。

图ETABS中STEEL材料属性图ETABS建立框架的几何模型图ETABS截面定义窗口（2）定义静荷载工况，如下图所示。

恒载工况和活载工况的自重乘数分别为默认值1和0，添加新荷载工况“PUSH”，类型为“OTHER”，自重乘数为0。

图ETABS定义静荷载工况窗口（3）定义质量源，质量定义来自对象及指定质量。

注：如果不是动力分析，可以不需要定义质量与质量源（4）指定点荷载，如下图所示。

对顶部的四个节点分别指定100 kN的竖向荷载(DEAD 工况)和0.25 kN的水平荷载(PUSH工况)，即总顶部水平推力为1kN，这个荷载是位移控制的力分布模式，也就是单位力。

重力荷载总共施加400kN。

图ETABS中DEAD工况竖向荷载图ETABS中PUSH工况水平荷载（5）基于刚度法的纤维单元模型把单元划分为若干个积分区段，积分点处截面的位移通过3次Hermit多项式插值得到。

该插值函数不能很好地描述端部屈服后单元的曲率分布，且单元层次没有迭代计算因此收敛速度慢。

为减少Hermit函数造成的误差，可以采用多细分单元的方法建模，具体方法如下：选中所有梁、柱和支撑，点击【编辑】菜单下【分割线】命令，如下图所示，分别将每段梁、柱和支撑均匀分割成5段。

OpenSEES学习笔记

1、利用零长单元模拟阻尼，uniaxialMaterial Elastic 1 6.8098e6;uniaxialMaterial Viscous 2 3.24e5 1;uniaxialMaterial Parallel 3 3 5;element zeroLength 1 $iNode $jNode -mat 3 -dir 1;通常有两种方式：( 1 ) truss element and viscous material. (桁架单元和阻尼材料)( 2 ) force-based beam-column element and Maxwell material (基于力的梁柱单元和 Maxwell 材料)。

2、执行文件输入－、如何运行 OpenSEES有三种方法可以执行 OpenSees/Tcl 命令：1、 interactive 交互式直接将命令输入 Prompt 。

2、执行文件输入这种方法是最常用的一种，以 source inputfile.tcl 方式执行已写好的外部命令文件。

3、 Batch 模式即以 Opensees inputFile.tcl 方式在 MS－ DOS/Unix promt 中运行。

二、定义单位和常数在编写一个较大的 Opensees 命令时。

最好先定义好单位及常数。

在 Opensees 中，编译器不能自行转换单位。

所以一开始就要先定义好。

单位定义包括两部分：首先定义基本单位；再定义合成单位。

其中基本单位要相互独立。

同时，在定义单位时，既可以按国际公制单位，也可以按私制单位。

因些在单位定义文件中可能是混合的。

我个人建议，还是采用国际公制单位较好。

像国外常用英制单位。

很不习惯。

对于一些常数，如和 g 等常数要事先定义好。

在定义这些单位时所用的命令是“ set”。

三、生成 Matlab 命令Matlab 是后处理最常用的工具，通过 Tcl 脚本语言可以得到 Matlab 命令文件。

opensees解题技巧

OpenSEES解题一般规律、技巧总结单位OpenSEES中就是可以用公制单位(N,m)得(而并不就是像某些文章中说得“OpenSees默认为英制单位”)。

实际上我认为OpenSEES中并没有什么默认单位,只要编程者自己保持单位一致就行;这点类似于SAP2000得风格。

建模顺序做事要讲究顺序,OpenSEES建模亦如就是:必须先定义材料才能离散截面(因为离散截面时要对所划分得截面指定材料属性)。

与之类似得,必须先定义(离散)截面,才能定义非线性梁柱单元(因为定义非线性梁柱单元时要指定单元截面)。

关于BandSPD求解方式官网关于BandSPD方程形式得评价:"This is a good choice for most small size models、 "并且后面紧跟了一句:"The equations have to be numbered so the widely used RCM (Reverse CuthillMcKee) numberer is used、 "可见numberer 类型不就是随便选,而就是要根据方程类型来决定得！(不过直到作业做完,我对numberer, system, test, algorithm, analysis(还包括geomTransf, constraints)等求解控制命令还就是一知半解！我觉得要想弄明白这些命令——得先回头好好翻翻有限元与数值分析得书了！)OpenSEES中默认得计算精度比较高！“0、10001≠0、1”:(自行总结,未找到官方说明)这就是一个真实得故事:我曾在程序中自以为就是得将一连串相邻均只有0、1左右得数得差强行赋值为0、1,而没有采用循环命令将两数作差并将结果赋给新变量——其中即有这样得强行截断！我以为小数点后都n位了,即使我带着它最后也会被系统截断,还不如我直接预处理来得清爽！没想到这样做直接导致计算不收敛！真就是失之毫厘谬以千里！可见在OpenSEES中默认得计算精度比较高！后来我还在老师给得一份范例程序(Silvia Mazzoni & Frank McKenna, 2006)中发现了这么一段:……set Ubig 1、e10; # a really large numberset Usmall [expr 1/$Ubig]; # a really small number……可见系统并未认为Usmall=0 ！再一次印证了这一点！划分纤维截面时角点坐标输入得门道划分纤维截面时角点坐标输入非常有讲究！为了说得直白,我把要点放到下面这张图中了:数据文件处理OpenSEES运行中就是可以生成并读写txt文档得！注意我说就是“读写”哦！(生成txt 文档得好处就是方便运行完后双击生成得数据文件读取数据,您懂得。

237-实例 1 桁架桥结构静力分析

实例1 桁架桥结构静力分析1)问题描述：本题是一个传统的桁架桥结构受重力荷载（节点荷载）的作用的静力分析，如图所示。

主要演示OpenSEES桁架单元在结构分析中的应用。

结构模型尺寸如下图所示，上弦杆与下弦杆采用H300x500x20x20型钢，所有的腹杆（斜杆）采用H300x300x15x15，顶部采力为4个100kN的集中力（不考虑自重影响），材料采用钢材，弹性模量E为200000MPa。

弹性分析，求解跨中变形值。

注意：本题开始就采用3D分析系统，不再采用2D分析系统，主要因为3D分析系统已包括2D的分析内容，用户可以举一反三了解2D问题的分析。

本书主要探讨OpenSEES的分析功能及操作使用，不会拘泥于建模的细节，如节点坐标的计算，单元连接的编排。

因此本书主要的建模会依靠笔者开发的ETO程序（ETABS TO OPENSEES）及ETABS程序进行建模，于是这里会谈及ETABS的一些简单操作。

通过ETABS进行建模，再导成OPENSEES的命令流，通过命令流介始OPENSEES实例结构分析的整个过程。

2)ETABS模型建模（1）采用ETABS的可视化界面进行OpenSEES的建模。

打开ETABS程序，根据结构模型输入轴网的数据。

如下图所示。

选择Grid Only进行轴网建模，输入参数后只得到系统的轴网即可。

图轴网输入界面图 ETABS显示的轴网系统（2）点击菜单【Define】→【Material Properties】输入材料参数，点击材料STEEL，将其参数弹性模量（Modulus of Elasticity）改为200000MPa即可。

注意：弹性材料的参数比较简单，一般只需要输入弹性模量E与泊松比μ，而剪切模量就通过弹性模量与泊松比计算得到。

非线性（弹塑性）材料的参数就比较复杂，以后面的章节会进行介绍。

图 ETABS材料定义（3）点击菜单【Define】→【Frame Sections】输入截面参数。

opensees concrete02参数标定

Opensees是一个用于地震工程模拟的开源软件，在使用Opensees进行混凝土结构地震响应模拟时，需要进行concrete02模型的参数标定。

本文将介绍如何使用Opensees进行concrete02模型参数标定，包括实验数据采集、模型建立、参数优化等步骤。

1. 实验数据采集在进行concrete02模型参数标定之前，首先需要采集混凝土试件的实验数据。

通常可以通过压缩试验、拉伸试验等实验来获取混凝土的应力-应变曲线。

在进行实验数据采集时，需要注意保证试件的质量和试验数据的准确性。

2. 模型建立在获取了混凝土试件的实验数据之后，可以通过Opensees建立concrete02模型。

在建立模型时，需要将实验数据转化为Opensees 可识别的输入格式，并定义合适的材料性质、本构关系等参数。

3. 参数标定在建立了concrete02模型之后，需要进行参数标定。

参数标定的目标是使模拟结果与实验结果尽可能吻合，从而可以准确地模拟混凝土结构的地震响应。

常用的参数标定方法包括试错法、回归分析等。

在进行参数标定时，需要注意选择合适的优化算法和参数范围，以获得可靠的参数值。

4. 模拟验证完成参数标定后，可以对模型进行模拟验证。

通过将地震作用下的混凝土结构进行模拟，可以验证所得参数是否能够准确反映混凝土的力学性能。

如果模拟结果与实验结果相符，即表示参数标定取得了成功。

5. 结论通过以上步骤，可以完成对concrete02模型参数的标定工作。

参数标定的准确性将直接影响到混凝土结构地震响应模拟的准确性，因此需要对实验数据的采集和处理、模型建立和参数标定等工作进行认真细致的处理，以确保模拟结果的可靠性。

总结：Opensees的concrete02模型是进行混凝土结构地震响应模拟的重要工具，通过合理的实验数据采集、模型建立、参数标定和模拟验证等步骤，可以获取准确可靠的模型参数，为混凝土结构的地震性能评估和设计提供有力支持。

实例4 框架结构推覆分析 - 陈学伟的博客-dinochencom

实例4 框架结构推覆分析1)问题描述：本例是一个典型的高层结构静力弹塑性分析的实例，也称为Push-Over实例，即结构施加恒定的重力荷载后，施加一定分布模式（如倒三角形模式）的侧向力，实现位移控制加载，使结构达到目标位移的分析过程。

实体为四层混凝土框架结构，梁柱截面如下图所示，梁截面为B300×600、B300×500，柱截面为C400×400、C400×600。

混凝土本构及钢筋本构如下图所示。

混凝土楼板厚度均为120mm，附加恒荷载DEAD为1.5kN/m2，活载LIVE为2.0kN/m2，重力荷载代表值组合为1.0×DEAD+0.5×LIVE。

求Push-Over曲线的全过程。

2)ETABS模型建模（1）建立ETABS模型，建立梁柱混凝土截面及建立几何模型，如下图所示。

梁柱截面定义时，名字的首字母应为“N”，本实例采用非线性梁柱单元模拟。

图 ETABS建立框架的几何模型图 ETABS截面定义窗口（2）定义混凝土楼板，材料采用C40，120mm厚，采用膜单元，即【Membrane】单元。

该单元可以将楼板上的均布荷载转化为梁上的线荷载，原理如下图所示，采用双向板塑性铰线导荷，将楼板的均布荷载转化了三角形荷载或梯形荷载施加梁构件，因此，在OPENSEES模型中，可以不建立楼板单元。

注意：OPENSEES只支持输入均布荷载，对于三角形荷载或梯形荷载可以通过等效合力（剪力）计算转化为均布荷载，如下图所示。

梯形荷载转化为均布荷载（3）选取全部楼板单元，点击菜单【Assign】→【Shell/Area Loads】→【Uniform】，混凝土楼板自重：2=×=250.123/g kN m施加荷载p为：21.0(1.5)0.52.07.5/=×++×=p g kN m荷载工况选DEAD。

由于考虑自重，将DEAD工况的自重系数改为1。

opensees解题技巧

OpenSEES解题一般规律、技巧总结单位OpenSEES中是可以用公制单位（N,m）的（而并不是像某些文章中说的“OpenSees默认为英制单位”）。

实际上我认为OpenSEES中并没有什么默认单位，只要编程者自己保持单位一致就行；这点类似于SAP2000的风格。

建模顺序做事要讲究顺序，OpenSEES建模亦如是：必须先定义材料才能离散截面（因为离散截面时要对所划分的截面指定材料属性）。

与之类似的，必须先定义（离散）截面，才能定义非线性梁柱单元（因为定义非线性梁柱单元时要指定单元截面）。

关于BandSPD求解方式官网关于BandSPD方程形式的评价："This is a good choice for most small size models. "并且后面紧跟了一句："The equations have to be numbered so the widely used RCM (ReverseCuthill-McKee) numberer is used. "可见numberer 类型不是随便选，而是要根据方程类型来决定的！（不过直到作业做完，我对numberer, system, test, algorithm, analysis（还包括geomTransf, constraints）等求解控制命令还是一知半解！我觉得要想弄明白这些命令——得先回头好好翻翻有限元和数值分析的书了！）OpenSEES中默认的计算精度比较高！“0.10001≠0.1”：（自行总结，未找到官方说明）这是一个真实的故事：我曾在程序中自以为是的将一连串相邻均只有0.1左右的数的差强行赋值为0.1，而没有采用循环命令将两数作差并将结果赋给新变量——其中即有这样的强行截断！我以为小数点后都n位了，即使我带着它最后也会被系统截断，还不如我直接预处理来得清爽！没想到这样做直接导致计算不收敛！真是失之毫厘谬以千里！可见在OpenSEES中默认的计算精度比较高！后来我还在老师给的一份范例程序（Silvia Mazzoni & Frank McKenna, 2006）中发现了这么一段：……set Ubig 1.e10; # a really large numberset Usmall [expr 1/$Ubig]; # a really small number……可见系统并未认为Usmall=0 ！再一次印证了这一点！划分纤维截面时角点坐标输入的门道划分纤维截面时角点坐标输入非常有讲究！为了说的直白，我把要点放到下面这张图中了：数据文件处理OpenSEES运行中是可以生成并读写txt文档的！注意我说是“读写”哦！（生成txt文档的好处是方便运行完后双击生成的数据文件读取数据，你懂的。

编写：陈学伟 dinochen1983, OpenSEES 实例教程 - 本例仍采用实例

实例6 框架结构弹性时程分析1)问题描述：本例仍采用实例4（实例5）的框架结构，为了方便对比，改采用弹性截面，主要进行弹性时程分析，材料为弹性，时程分析即动力分析。

结构荷载情况与实例4相同（侧向力荷载不需要施加，实际侧向力为地面加速度）。

计算结构在地震作用下的响应（主要提取位移结果）。

（重力荷载代表值组合为1.0×DEAD+0.5×LIVE）。

注意：上述实例讲到了质量矩阵（质量源）的定义，刚度矩阵通过结构几何与材料属性得到，那么接下来只需要定义了结构阻尼，就可以进行结构动力分析，即时程分析。

2)ETABS模型建模（1）结构模型与实例5相同，相关建模细节请看实例5。

图 ETABS建立框架的几何模型（2）为了对比OPENSEES弹性时程的分析结果，在ETABS模型同样进行弹性时程分析。

为了进行弹性时程分析，需要输入地震波，（本例只进行单向地震分析）。

（3）地震波数据导入：（实例的地震波放在光盘“/EXAM06/ETABS/”目录）本算例采用的为单向地震波，地震波文件为：GM1X.txt，通过EXCEL图表画出整个地震波时程曲线如下图所示。

(该时程的时间间隔为0.02 sec)图时程曲线GM1X从时程曲线可知，曲线最大值为3621（该值为无单位数）。

【Define】→【Time History Functions】，如下窗口所示。

选取【Function from File】点击【Add New Functions】，弹出以下窗口。

图 GM1X时程曲线定义窗口（4）弹性时程分析工况定义，点击【Define】→【Time History Cases】，如下窗口所示。

按窗口的内容填写数据，点击【Modal Damping】右边的按钮【Modify/Show】，可以看到阻尼比的填写框，由于是混凝土结构，阻尼比为0.05。

图时程分析工况内容窗口中输入的内容简介如下：荷载步数为2000步，每步代表0.02s，即总分析时间长度为40s，主轴1方向的地震波时程数据为 GM1X，其放大倍数为0.138（单位为mm/s2），也就是说整个地震波的最大地面加速度为3621×0.138=500 mm/s2，即50gal，属于小震量级。