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免费版本2018-01-05
ETABS TO PERFORM-3D
Author: dinochen1983
Time: 2023-12-31
[小记]ETE2018是由陈学伟(DINO)与李明(LI MING)开发的集成程序,它可以完成结构概念设计
优化设计、模型转换、快速建模,快速验算与结构总信息统计的小程序,在设计的基础上开发,不是纯学术研究
满足工程人员对设计的极致要求。由于程序太巨大量,学习操作的教程会慢慢在DINOCHEN.COM上发布
有兴趣的工程师可以下载试用,我们定期会在微信公众号平台公布程序的最新进展
我们的微信公众号是 DINOSTRU , 或扫码关注, 微信的更新是永远最快的。
ETE2018
Author: dinochen1983
Time: 2023-12-27
ETABS to ABAQUS 内置于 ETE2018
ETABS to ABAQUS
Author: dinochen1983
Time: 2023-12-09
分类: 编程 |
预览模式: 普通 | 列表

基于人群走动仿真的人行荷载生成程序FVAP的编制
楼板振动主要是由人群活动的动力荷载引起的,人群活动过程可以通过人群数量、每个人的体重、每个人的行走起点、行走方向、行走模式(包括步距、频率、冲击放大系数)等属性进行描述。为了得到楼板各点的荷载时程,需要对人群活动进行数值仿真。由于人群活动具有随机性,为简化仿真模型可做出以下假定:(1)人的自重、行走模式、开始时间及行走路线是随机的;(2)行走路线为直线,行人匀速行走;(3)行人自重为700±145N,属于正态分布随机变量。根据上述理论,本文通过面向对象语言编制了人行走荷载生成程序FVAP(Floor Vibration Analysis Program),对特定行走边界的人群走动进行仿真,并得到人致动力荷载时程数据。程序界面如图所示,可导入楼板的单元信息,划定活动边界、定义人群数量及行走模式等。

通过该程序生成楼板动力荷载时程数据流量大,为方便工程应用,程序自动与结构有限元软件如SAP2000、Etabs、Midas等软件接口,实现数据流的导入。通过有限元软件可以对楼板进行动力时程分析。

楼板振动时程分析法及算例分析
本文以一人行天桥结构为例,介绍楼板振动时程分析方法的分析过程。Wheeler对一人行天桥进行人行荷载试验。该天桥为两跨的钢结构,天桥截面如图所示。天桥两跨长度分别为16.32m和19.83m,楼板采用16mm的钢板,主梁采用截面460UB型钢,楼板与钢梁上翼缘焊接。在活荷载为3.5kN/m2作用下的静力挠度为L/503,其中L为主跨的长度。本文采用有限元软件SAP2000对结构进行分析。分析模型为杆系单元与壳单元的整体模型,如图所示。楼板的划分网格大小应小于步距(约750mm),以便于节点时程荷载的输入。对结构进行模态分析得到振型如图所示。试验测得的楼板振动第一阶频率为f1,exp=3.2Hz,有限元分析结果为f1,calu=3.3Hz,表明模型基本反映实际结构的动力特性。该天桥的自振频率与行走频率接近且挠度偏大,需要进行楼板振动验算,保证结构舒适度。
有限元模型中的楼板单元数据导入FVAP中,划定行走边界。为了对有限元分析和试验结果进行比较,行走模式取正常行走。人群进入楼板时间设为60s,统计时间设为120s,步长为0.1s。人群数量分别取1、15、30、60这四种工况进行仿真。以下动画为单人行走时的楼板弯矩Mmax云图。

通过程序计算生成荷载时程文件,并自动导入SAP2000中,某结点在行走人数为60人时荷载时程曲线如图所示。算例对人群数量为1、15、30、60的四种工况下的楼板振动进行分析。四种工况下楼板竖向加速度时程如图所示。

有一个多星期这么久没有写博客了,太久了,有点对不起关心该博客的朋友了。最近忙CSA的研究工作所以没多少时间上来。上次跟研一的同学分享课程学习经验的时候,回想起数值分析的课程,现在的数值分析课程好像已经没有布置编程题了,我觉得这样很不妥当,数值分析就是用来编程用的,同理,现在的土木系的研究生教育越来越不重视编程了。以前,电脑还没有普及,很多研究生要写一些结构分析的FORTRAN程序来做论文,现在的研究生很少自编程序来做论文,过分的依赖SAP2000,ANSYS,ABAUQS这些有限元软件了,这样有个不好的地方就是大家似乎重视电脑操作而忽略了有限元的很多原理,同样我国的有限元软件就不会太大的发展了。
数值分析的课程我觉得很重要,对有限元来说,线性方程组求解可用于求静力问题,特征值求解用于求振型,积分与插值用于等参元等等。各个有限元层次都需要数值分析的基础。
我与大家分享一下华南理工大学研一的实验题,并列出我采用Delphi编出来的一些小程序答案,欢迎大家下载!!

Download:研究生课程实验题文件
第三题:插值与拟合
1. (龙格现象的发生、防止和插值效果的比较)对区间[-5,5]作等距划分:  ,对下列函数y=x/(1+x^4)分别按给定方案进行插值,计算其在各划分小区间中点上的值,并给出插值函数的图形。
方案I:  分别取  作Lagrange插值;
方案II: 分别取  作分段线性插值。




第五题:数值积分
1.文学家要确定一颗小行星绕太阳运行的轨道,他在轨道平面内建立以太阳为原点的直角坐标系,在两坐标轴上取天文测量单位(一天文单位为地球到太阳的平均距离:9300万里)在五个不同的时间对小行星作了五次观察,测得轨道上五个点的坐标数据如下表所示: 
           P1      P2      P3       P4      P5
x坐标 5.764 6.286 6.759 7.168 7.408
y坐标 0.648 1.202 1.823 2.526 7.408
由开普勒第一定律知,小行星轨道为一椭圆,椭圆的一般方程可表示为:       
                    
现需要建立椭圆的方程以供研究。
(1)分别将五个点的数据代入砣圆一般方程中,写出五个待定系数满足的等式,整理后写出线性方程组AX = b。
(2)用MATLAB求低价方程组的指令A / b求出待定系数  。
(3)卫星轨道是一个椭圆,其周长的计算公式是
                                   
式中,a是椭圆的半长轴,  是地球中心与轨道中心(椭圆中心)的距离,  。其中h为近地点距离,H为远地点距离,R = 6371(km)为地球半径。
   有一颗人造卫星近地点距离h = 439 (km),远地点距离H = 2384(km)。试分别按下列方案计算卫星轨道的周长,误差限取为  。
(方案I ) 复化Simpson法;  (方案II ) Romberg算法。

我的解答:


2006年,华南理工大学开展申请混凝土结构设计原理作为精品课程,打算制作高水平多媒体教学课件,我在蔡健老师,黄炎生老师及季静老师的指导下,开始编制混凝土结构设计原理智能试题库。这个并不是普通的课件,它是一个综合性计算程序,集合了几类的混凝土结构设计的题目,不但可以给学生练习使用,也可以用于教学,甚至可以拿出来试卷。这个程序主要是采用Borland Delphi v7.0编制而成,采用可拓展的DLL技术,方便以后升级。程序界面如图所示。
Download: 华南理工大学混凝土结构设计原理_智能试验库_v1.0




风振时程分析程序_windhist producer v1.0

总结一下去年的研究工作,其中有一项比较重要的就是“基于AR法的风振时程分析程序”的开发。这个程序主要是采用线性滤波法生成风速时程再通过转化变成风压力时程,主要是荷载数据的处理程序,而力学求解部分采用SAP2000或ETABS。程序界面如图所示。

通过面向对象的程序语言Borland Delphi 7.0编制具有前后处理及图形功能的风时程生成软件WINDHIST PRODUCERv1.0。该软件可实现通过导入SAP2000和ETABS生成的Excel表格,输入结构空间点分布。本软件可修改AR模型的阶次,积分精度、频率区间、计算步长等计算模型的参数,可调节计算模型的速度与精度。本软件的特色在于风荷载特性的输入与我国《荷载规范》紧密结合。程序可通过输入基本风压与地面粗糙度类别,按规范自动计算出梯度风高度、平均风指数和粗糙度系数并生成风速时程数据,也可以手动输入风特性参数。本软件还可以实现多样本时程的自动生成,可实现批量保存,批量导入SAP2000与ETABS的模型中,从而实现多样本的时程分析。
界面可见,非常的人性化,现在大部分风振研究大部分采用MATLAB来做,做出来的程序界面不友好,难与应用于实际工程。采用DELPHI编制界面以后,可以随时改变参数,马上生成风速曲线,且速度比MATLAB要快。
该程序的编写工作已写入论文《高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究》将发表于《华中科技大学学报(城市科学版)》,在第八届全国结构计算理论与工程应用学术会议上发表。
Download:风振时程分析程序 windhist producer v1.0 技术说明文档 点击下载
风速模拟效果如下图所示。风振时程分析与《高钢规》简化公式的计算结果对比如图所示。以上内容在论文中均有提到。


 

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DinoPTESAP v1.0 常应力(应变)单元有限元程序的开发

DinoPTESAP v1.0 这是我本科时候的作品,与Dino Sap v1.0 一样通过编程的方法去了解及体会静力学有限元方法的基本原理,通过一些美术功底与前后处理技术,并参考美国的SAP4源程序(我认为学生有限元的学生一定要看的源代码)开发的第二个有限元程序,当然第一个是DINOSAP,这两个程序是练手之作来的。常应变(应力)三角形单元CST的原理在有限元法一书(王勖成)或弹性力学(徐芝纶)一书都有介绍,原理与编制过程我就不详细阐述,学习有限元的学生通过编写这个程序会基本了解弹性静力学有限元的基本过程。在sap2000,ANSYS等程序中,都已经没有CST单元了,基本上最小阶次的单元都是二次元,教师在用ANSYS教学有限元时,往往不能SHOW一下常应变(应力)三角形单元的不足之处。这个程序就可以能过图形直观了体现常应变(应力)单元的性态了。

结构有限元模型采用3DSMAX建模后导入,3DSMAX有部分插件是可以实现网格划分的。导入后,在DINO PTESAP中建立约束,荷载,厚度弹性模量等信息后进行静力分析,最后结果可以显示变形及应力(应变)云图。

点击下载Dino PteSap v1.0


程序界面图(结构变形图)

结构应力 stress-y 图

以前在www.okok.org 上发表过的,求解一些不规则空间曲面有用到的程序,Dino Area Calculator 程序,原理与有限元的基本原理一样,求面积的过程是积分,积分的求解可以是通过公式来求出解析解计算得到,但对于复杂曲面,描述的公式可以很复杂,因此可以选择离散法,先将曲面离散成很多三角或四边面,然后以求和代替求积分。

软件操作说明:
1.用3DSMAX对计算的模型进行建模,细分网格;
2.输出ASCII文件,后辍为*.ASE,精度为七位;
3.打开面积求解器,计算表面积与重心;

点击下载:


在3dsmax建立半椭球表面并细分网格


在Dino Area Calculator 计算表面积

DinoSap v1.0 算例2

算例2:《结构力学教程(I)》例题8-4,试求图所示吊桥结构的内力图,吊桥的EA等于横梁EI的1/20m-2


图 吊桥结构图

①打开DinoSap V1.0程序,点击按钮 打开显示控制对话框,在Userinterface选择Paper_Style;Grid_Size选5.0,Pressure_Dens填2.0,Force-Length 填50;如图所示选择;


图 显示设置

②这时每个单元格代表5m×5m,点击 增加结点,按结构形状增加6个结点;
③点击增加材料按扭如图,增加两种材料一种是梁,一种是拉杆,梁E=1,I=20,A=-1,拉杆E=1,I=-1,A=1;(-1代表无穷大);

图 修改材料属性


④点击增加单元按钮,修改两端约束与材料,点击始点与终点,建立模型;
⑤点击增加支座按钮增加拉杆的支座,再点击 增加梁端固接支座;
⑥点击增加线性荷载 ,增加桥面的10kN/m均布荷载
最终结构计算简图如图所示;
点击绘制内力图的三个按钮 得到全部内力图


 
弯矩图(kNm)


剪力图(kN)


轴力图(kN)

结果与课本手算是一致的。可见软件计算精确性。DINOSAP V1.0具有一个非常实用的功能是在同一个界面可以建出几个独立的结构模型,计算内力做比较。如图所示。

DinoSap v1.0 结构力学求解器

平面杆系结构分析程序DINOSAP V1.0是用基于面向对象(OOP)的编程软件Borland Delphi7.0开发的一个高度图形化操作的基于Windows XP平台的应用软件,如图所示.(此项目为2005年华南理工大学百步梯攀登计划科研支助项目)

由于它的图形化功能很强大,易用性强,使用者能方便使用,它能为学生,教师,工程设计人员提供很多设计便利,主要功能包括:
 学生进行结构分析后,对结构进行验算;
 学生进行课程设计,如门式刚架的设计,进行内力分析;
 学生在设计结构时,对结构进行试算,优化设计;
 教师在课堂显于结构分析的过程;
 工程人员进行简单的平面杆系内力分析;
 方便的输出内力图,不用再经过手工重画,内力图美观、实用

算例1:钢桁架的建模

已知条件,所有杆件的抗压模量相等EA=1,桁架跨度18m,分六跨,高度为3m,在顶部结点作用水平力P=10kN,求钢桁架轴力。结构简图如图。
 

图 钢桁架计算简图(DinoSap v1.0生成)

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IDARC2D前后处理系统_操作动画演示

IDARC2D前后处理系统v1.0     

 美国BUFFALO大学开发的二维平面杆系分析程序IDARC 2D 6.0程序提供现行较为成熟的结构非线性分析,大量参数可由设计者自行调整,包括时程输入,构件恢复力模型,结构阻尼调整等,详尽的结构输出,包括结构刚度、振型变化,层间作用力,构件、楼层及整体结构的变形、耗能和操作状况等,且该软件已得到相关试验的检验,具有相当的工程参考意义。
IDARC前后处理系统IDARC2D_PREP,本软件适合工程人员使用习惯,按流程输入结构信息,基本信息-轴网-材料-滞回特性-截面-构件-设置-分析,通过这些流程对一个结构进行弹塑性分析,通过程序计算后得到各种结果再进行后处理显示,振型-动力响应-最大应力-塑性铰分布-滞回曲线。

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