古泉-非线性土与结构相互作用体系的敏感性和可靠度分析

Opensees 敏感性分析官方网站
http://opensees.berkeley.edu/wiki/index.php/Sensitivity_Analysis
OpenSees 可靠度，敏感性和优化分析
http://archt.xmu.edu.cn/opensees/opensees.html
http://opensees.berkeley.edu
Using GID for pre and post processing
Deformation of Bridge, Foundations, and Abutments
Original position
Final position with residual deformation
培训和问题交流，成果在维基百科上公布； 9 通过OpenFresco等技术，能够实现和其他系统的集成以及混合实验等
OpenSees 最近新增加模块 ( From Frank Mckenna)
• A hysteresis model for high damping rubber bearings. M.Kikuchi (Hokkaido University, Japan) and I. Aiken (Seismic Isolation Design, Inc)
以及判别准则等。 • 建筑物抗风、抗火 • 土与结构相互作用，渗流计算等
9 目前国内重大研究计划拟将OpenSees作为主要科研集成平台。
OpenSees 模拟复杂的基础-土-结构-动力相 互作用系统算例(from Prof. Elgamal)
PEER Humboldt Bay Bridge Testbed (330 m long, 10 m wide, 12 m high):
OpenSees 最近新增加模块 ( From Frank百度文库Mckenna)
• BeamContact2D, BeamContact3D, BeamEndContact3D C McGann, P Mackenzie‐ Heinwein, and P. Arduino, University of Washington.
TCL 是一门强大的语言，并且容易使用。 OpenSees.exe 是扩展了Tcl语言。 OpenSees Navigator 前后处理软件可以自动生成 TCL
2 –ndf 2
OpenSees 的前后处理可视化软件
Donap: 清华大学软件学院， 陈莉教授 OpenSees Navigator: 加拿大 UBC， Tony Yang 教授 OpenSeesPL: 用于桩土相互作用，UCSD Elgamal 教授 边坡稳定模拟平台：哈工大，凌贤长教授和唐亮博士 ETO: 香港科进有限公司， 陈学伟博士 利用其他有限元前后处理界面： GID、Etabs、Marc …
IX. this->record(count++);
} while (result == -1) // i.e., while not converged;
OpenSees 的前后处理：Tcl
Tcl (Tool Command Language) 是基于字符的解释型语言，由 John Ousterhout (Stanford University) 开发.
VII. theIntegrator->formUnbalance()
−Ψ
0 n+1
1
−Ψ1n+1
−Ψ
2 n+1
n +1
n
δu1n
δu
2 n
δu3n
u
un
u1 n +1
u2 n +1
u3 n +1
VIII. result = theTest->test(); // refer right side
Newton Raphson 迭代算法
(a) Elevation view (exaggerated scale by a factor of 50)
#8 Pier & pile group
Right abutment
Final position with residual deformation
r
Original position (b) Plan view (exaggerated scale by a factor of 150)
OpenSees被NEESgrid选作结构模拟平台。
和其他有限元相比，OpenSees的突出优点
9 源代码公开、学术界共同开发和共享代码、实现科研合作、持续集成最新成果 9 突出强非线性，包括非线性土和非线性结构，有针对强非线性开发的算法 9 基于C++面向对象的先进程序构架设计以及基于此构架先进的并行计算方法 9 敏感性可靠度和优化分析 9 高性能云计算能力，比如Open Science Grid 、TerraGrid 9 由全世界范围教授和学生组成的OpenSees学术社区，有论坛、定期学术讨论、
上被实现和验证，
• PEER 提出的基于性能的计算 • PBEE风险评估框架 • Hybrid 混合实验等
9 基于OpenSees的很多科研成果已经被工程界广泛接受。 9 美国NEES将OpenSees作为其主要模拟平台，集中一批教授基于OpenSees
做新的科研。
• 基于OpenSees模拟重大工程强震中的响应和破坏， • Tall building initiative项目中,一些学者正在研究超大规模结构的破坏、倒塌机理
LinearSOE *theSOE = this->getLinearSOEptr(); Ψ Ψ = Fext − Fint (u)
II. theIntegrator->formUnbalance(..); III. theTest->setEquiSolnAlgo(*this);
int result = theTest->start()
OpenSees简介
网站: http://opensees.berkeley.edu 厦门大学建筑与土木工程学院链接：
http://archt.xmu.edu.cn/opensees/opensees.html
Opensees 官方网站 Http://OpenSees.berkeley.edu
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 in 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. Padua, Italy. • A cyclic elastopplasticity model for post‐liquefaction deformation, Rui Wang, Tsinghua University, P.R. China.
Ψ0 n+1
=
0
Δu
3 n
Δu
2 n
Δu1n
Do { IV. theIntegrator->formTangent(tangent)
( ) −
K dyn T
0
n +1
V. theSOE->solve(); VI. theIntegrator->update (theSOE->getX(); Ψn = 0
非线性土与结构相互作用体系的敏 感性和可靠度分析
古泉
quangu@xmu.edu.cn qgu@ucsd.edu
厦门大学建筑与土木工程学院
报告提纲
¾第一部分： OpenSees 简介 ¾第二部分：土与结构相互作用体系可靠度分析
OpenSees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。
Left abutment
#1 Pier & pile group
#2 Pier & pile group
#3 Pier & pile group
#4 Pier & pile group
#5 Pier & pile group
#6 Pier & pile group
#7 Pier & pile group
Unconfined concrete
Confined concrete
Unconfined concrete Confined concrete
0.61m 0.61m
0.61m
Reinforcing Steel 2.13m
0.61m
1.37m
Reinforcing steel
Nonlinear Fiber Bridge Pier & Foundation Pile Cross Sections and nonlinear soil model
• New 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. (ElasticOrthotropic, ElasticOrthotropic3D) M. Scott (Oregon
• Triple Friction Pendulum Element , N. Dao and K. Ryan, University of Nevada ‐ Reno. • CapPasticity Q.Gu (Xiamen University, P.R. China) • ManzariDafalias ND materials (3D, PlaneStrain) Alborz Ghofrani and P.Arduino
OpenSees 中面向对象的概念和编程方式和传统有限元不同
theAlgorithm->solveCurrentStep();
I. AnalysisModel * theAnaModel = this->getAnalysisModelPtr();
IncrementalIntegrator *theIntegrator = this->getIncrementalIntegratorPtr();
这个程序是由太平洋地震研究中心 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 用户分布
OpenSees对学术界的贡献
9 OpenSees是服务于科研界的科研平台。基于此平台能够直接利用学术最前沿 的成果，更易于实现学术创新。
9 目前基于此平台在美国已经培养出超过10位教授以及几十位博士生。 9 同时由于OpenSees社区的学术先进性，许多学术界新概念首先在OpenSees
• A number of stabilized single‐point integration elements for use in continuum models: SSP_Quad, SSP_Brick, SSPquad_UP, SSPbrick_UP, C McGann, P Mackenzie‐Heinwein, and P. Arduino, University of Washington.