OpenSEES自动前后处理程序AutoOS

本文为OPENSEES自动前后处理程序AutoOS的简单介绍,编写一个可以批量添加ETABS墙肢编号的小插件。这是本码第34篇原创,原创不易,点赞在看加关注。

1 OpenSees简介及学习

​ OpenSees 是开放的地震工程仿真系统,是一套面向对象的开源软件。OpenSees支持各种有限元串行与并行计算,可以被用于模拟结构和岩土系统在地震或其他灾害中响应。 OpenSees 主要用 C++ 编写,并使用Fortran 和 C 编写的多个线性方程求解、材料和单元子程序。OpenSees 开发的主要目的是通过以下方式改进地震工程领域的建模和计算模拟:

  • 开源的开发方式。从OpenSees问世以来,大家添加的材料库和单元库不计其数,想要全部掌握是不可能的,幸好只需掌握其中常用的就行。OpenSees的开源代码库在github上的链接地址为:OpenSees的github链接。有C++基础的朋友可以读一读,OS的依然还在不断维持更新和整理,目前已经3.4版本正在更新中,而3.3版本更为稳 定。
  • 可广泛用于有限元理论及地震工程仿真培训教育。通过OpenSees源码来进行有限元编程以及进行地震工程相关专业的研究或教学,是非常有趣的。OpenSees广受科研工作者的亲睐,目前有不少研究论文都是基于OpenSees撰写的。
  • 拥有更积极活跃的讨论社区。OpenSees社区网站链接,有OpenSees相关问题在上面。

表1 目前市面上的OpenSees中文书籍

名称 作者 内容侧重点
结构弹塑性分析程序OpenSees原理与实例(第二版) 陈学伟 | 林哲 实例多,各个方面均有,可以在陈博博客上下载,
OpenSees实用教程 古泉 | 黄素蓉 实例少,但有介绍如何添加单元和材料等,代码实例仓库链接
哈工大 基于OpenSees的钢筋混凝土结构非线性分析 王震宇| 王代玉 侧重钢筋混凝土原理及讲解,实例偏少,代码所占篇幅较大。

当然,学习OpenSees的最好方法是看英文帮助文档,最好去它的OpenSees官网看OpenSeesWiki ,用搜索功能可以搜索到所需要的信息,其他不需要掌握的可以不去学。也有同济大学的董翰林博士总结了OpenSees的所有学习资料,在此不再赘述,移步Awesome-OpenSees-翰林苑

俗话说,前人种树,后人乘凉。我们不用再去撸OpenSees源代码,但是作为结构软件通,有必要了解下OpenSees及tcl脚本语言,学习下如何使用OpenSees进行自己关注的一系列地震工程或岩土工程相关问题的研究或求解。

跟我工作中平时使用的YJK和ETABS不同,OpenSees编译完成后只有一个exe,然后进行命令行调用tcl脚本进行计算,与我们的使用习惯大不相同。

表2 OpenSees前后处理程序汇总


名称 作者 下载链接
ETO 陈学伟 ETO程序链接免费下载使用
OSLite 陈维晃 OSLite程序链接免费下载使用
STKO asdeasoft软件公司 STKO OpenSees Trial 学生免费,试用免费,其他付费
vfo Anurag Upadhyay vfo: Visualization For OpenSees免费开源,openseespy官网推荐
OpenSees Navigator Tony Yang OpenSees Navigator官网链接
PBSD 吴梓楠 基于AutoCAD,可转YJK模型,仅公开了转换框架结构接口

还有其他比较多的前后处理及可视化工具,在此就不一一列出了。当然要用以上的前后处理或多或少都不是那么趁手,而我平时的模型都是YJK模型,而我常用的AbaqusPerform3D又各种黑箱子,因此采用OpenSees再复核下对我而言显得非常有需要,最主要的还是好玩。

2 自动前后处理程序AutoOS

基于以上的学习和摸索,最终决定自己开发一款OpenSees前后处理程序,期望实现如下目的:

  • 接口:直接转换YJK或其他常用软件的模型至OpenSees模型。
  • 可视化:显示三维模型,常规结构构件或单元的显示,支持各种三维视图。
  • 后处理:常用指标及结果,与常用软件的对比和校核模块。
  • 可拓展:把后续更多好玩创新的想法加入其中。

2.1 例题模型

采用陈博和厦门大学古泉老师以及清华大学陆新征老师分享的实例,显示结果如下,AutoOS可以支持常见模型的显示。

例题1 www.dinochen.com
例题2 www.dinochen.com
例题3 www.dinochen.com
例题4 www.dinochen.com
例题5 www.dinochen.com
例题6 www.dinochen.com
例题7 www.dinochen.com
例题8 www.dinochen.com
例题9 www.dinochen.com
例题10 www.luxinzheng.net

2.2 工程模型

采用自编YJK转OPENSEES转换我司几个项目的工程实例如下:

工程1 框架-核心筒
工程2 框架-剪力墙

2.3 后续工作

前面接口转换和图形显示模块已经完成,后续继续进行后处理模块的编写。

因兴趣而坚持,美好的事情会历久弥新。

参考文献

[1] 陈学伟博客

[2] OPENSEES官网

[3] 陆新征博客

[4] 翰林苑|董翰林的个人网站)

[5] 陈维晃博客

[6]静水流深博客

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