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【STKO】无需TCL,STKO带你轻松玩转OpenSees

   欢迎关注STKO 官方公众号  

作者|心尘轩(香港理工大学PhD, 意大利ASDEA 实习)


01 本文关键句
通过本文,你会了解OpenSees(简称OS)及其基于tcl(或Python)的调用方式,会明白现在OS的不足。借助专为OS量身定制的STKO 玩转OS,无需理会tcl或Python编写脚本,如同操作abqus一般,尽情享用OS的强大的求解器和壮大的材料库,单元库和算法


02 初识OpenSEES
曾几何时,初识OS的研究生都会在师兄或者老师的嘴里听说过OS的强大,什么开源啊,高效啊。可当我们自己慢慢叩开OS的大门的时候,面对一个仅有exe文件的黑框,是否也曾怀疑过人生。
这是啥?这和我们常见的有限元,如ABAQUS,ANSYS,ERFORM3D,ETABS等都大不一样,没有基于GUI(图形用户交互)界面,似乎就是个寂寞,可为什么现在越来越多的研究员对其飞蛾扑火呢?这里面一定有不可告人的秘密!今天笔者就带大家领略一下OS的魅力,领略PEER前辈的无私和大爱。


03 不一样的有限元

准确的来说,OS不是一个有限元软件,实质上它是一个求解器,当搭配上tcl/Python脚本后,才能名义上算得上有限元软件。tcl/Python脚本充当了类似一般可视化有限元的前后处理器,连同OS求解器组装成的有限元软件。

看到这里,很多人会以为OS是tcl/Python编写的代码。如果这样想,你就大错特错了。我们所编写的tcl脚本,仅仅是OS代码的冰山一角,它的职责仅仅是激发tcl/Python与C++的接口,而刚度矩阵方程的求解则基于C++编写的源代码来完成。所以学习OS如果你不知道源代码,是一件非常遗憾的事情!在网址(GitHub – OpenSees/OpenSees: OpenSees Source Code Repository)页面,我们可以下载源代码

这里装的都是啥?我们打开它,可见如2的很多文件夹,如单元,材料,模型等,当我们再次打开这些文件夹,以材料文件为例,狠狠地打开它。这才恍然大悟,原来里面装的都是每个我们在编写tcl/Python 语句中使用的材料对应的头文件(.h)和主体代码(.Cpp).换句话说,tcl/Python编写的语句,仅仅是告诉OS我要用这些材料,单元,算法,而实际上真正计算模型的是OS在调用这些C代码。
 

综上,传统基于tcl/Python编程实现与C的数据交互,进而满足前后处理需求,实现有限元分析。

 

04 OpenSEES的情怀

PEER前辈们通过自己的努力,编写了OpenSees基础框架,最后决定将源代码开源,在学术圈共享。这是很伟大的举措,没有商业化,仅仅只是纯粹的学术追求。其实OS的魅力也在于此。在这样的情怀下,越来越多的科研人员开始使用。随着研究的推进,众多科研人员开始对现有的材料库,单元库,算法库等进行修改和扩充。在包容的情怀下,OS汇集全世界科研人员共同的努力也越来越丰富,这也是为什么笔者认为,OS必将是未来一颗屹立不倒的新星,因为它不是一个人在战斗,是全世界的研究人员成果的结晶!


05 STKO 带你玩转OpenSEES
       上述几节,差不多把OS求解的功能夸上天,它没有掣肘的地方么,它那么优秀,为什么普及率还是不高?由于缺少GUI界面,导致对不会编程的学生及工程师极不友好。
  但不要怕,救星来啦!由意大利软件开发公司ASDEA为OS量身定做的STKO,完美解决了这个问题。让我们无需理会tcl,直接像操作SAP2000一样操作OS!

通过GUI操作,在SKTO中建立几何模型,赋予材料,单元,截面,边界,分析设置,和Abaqus一样,点击运行,计算完成,即时查看后处理结果,包括积分点纤维的应力应变等。闲话不多说,上案例!

自复位支撑框架结构cyclic pushover分析
Step1 通过点击鼠标,类似Abqus 模型数一样,两三分钟即可实现几何模型搭建,这样的模型,划分网格之后点击运行;
Step2 计算完成处理查看结果。可以看动态变形,可以看积分点纤维应力应变,依次如下图。自然,我们也可以很方便地到我们的滞回曲线图。

(完整视频:STKO助力OpenSEES系列:自复位支撑框架静力分析 

  在整个过程中,我们没有理会任何的代码编程,仅仅就把它当作一个普通的可视化有限元进行处理,这是非常迎合我们一贯的操作行为所以在这里强烈推荐大家可以学习这一款由意大利ASDEA开发的STKO,让它带我们玩转OS吧。

目前意大利ASDEA 公司为推广STKO,提供免费的license 申请使用,有兴趣的可以关注公众号,稍后发出相关信息!

结语:

SKTO将深度挖掘OpenSees的潜力,我们将可以轻易使用它的强大的材料库,单元库,算法,以及高效的求解器。所以,作者也希冀STKO能扩大OpenSees在中国的影响。最后笔者也欢迎各位用户给我们反馈体验感受,以便我们维护升级软件,给更多使用者带来更优质的体验!


 关于STKO:

由意大利软件公司ASDEA开发的基于OpenSees的新一代有限元软件,可以呈现各种位移和应力应变,反力云图。公司开发了较为丰富的非线性的材料库,单元库,接触相互作用等等,尤其在土结构相互作用,砌体结构的微观模拟等等有着得天独厚的优势。目前正在开拓全球使用OpenSEES 的市场,包括中国市场,如果您有兴趣,关注微信公众号和技术邻账号,我们会提供免费且不低于一年的试用期给你体验。

想要了解更多STKO信息可百度一下网页查看:

STKO OpenSees Software (asdeasoft.net)

STKO 经典案例分享:
01:钢筋混凝土节点考虑钢筋滑移的微观模拟
02 钢筋混凝土节点的微观模拟
03 砌体结构的微观模拟

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