[共享]带阻尼器的钢框架结构足尺振动台试验介绍

[Baidu 云盘]下载地址[Blind Analysis 2009]：https://pan.baidu.com/s/1nv1cprN

【DINO简话】继2007年日本E-Defense振动台举办了足尺钢框架的振动台试验以后，其实在2009年也举办了一次肓测比赛，纵观学术界上很少有人提起这场比赛，我参加了但是这次没有拿奖。这次比赛的主要目的是研究不同的阻尼器在结构中使用，观察他的抗震效应。所谓的盲测比赛 Blind analysis contest）就是在试验未举行之前，让学者对结构的反应进行预测，通过力学计算得到结构的反应，提交后，试验单元进行试验，然后评估各参赛者提交的结果是否接近。


这个比赛也是日本E-Defense足尺振动台所做，从他们的资料的准备情况，可以看出试验室的工作人员是很认真的。
试验的资料，我最近在老的硬盘找到大部分，我觉得给国内的研究生作为研究钢结构，特别是带阻尼器的结构的抗震性能分析特别重要，弹塑性分析，振动台试验等，有很多益处，所以公开在这个网站上供大家学习，（资料是开源的），我们团队（以前的华南理工大学高层建筑研究所）还翻译了一篇重要文章，关于这个试验的论文，全部可以下载。




试验中，提供了大量的阻尼器的构件测试数据，这一部分是对研究阻尼器的人有重要的意义！


还有，我也对这个试验进行了分析，参加的是 VISCOUS DAMPER组别，分析采用PERFORM-3D与OPENSEES
以下是分析得到的动画截图




[Baidu 云盘]下载地址[Blind Analysis 2009]：https://pan.baidu.com/s/1nv1cprN


最后，选择在918这一天写这一篇介绍日本的抗震试验的共享资料博文，其实我是想说
：师夷长技以自强。
如果你觉得这份资料有用，请共享出去！

[试验]2007年足尺钢框架振动台试验比赛试验资料


2007年日本E-Defense振动台举办了足尺钢框架的振动台试验，后来国内很多的盲测比赛的模式，大多都是参考这次比赛的。（盲测比赛 Blind analysis contest）就是在试验未举行之前，让学者对结构的反应进行预测，通过力学计算得到结构的反应，提交后，试验单元进行试验，然后评估各参赛者提交的结果是否接近。我很荣兴参加了这次比赛，并获得了第三名。
这个比赛是日本E-Defense足尺振动台所做，从他们的资料的准备情况，可以看出试验室的工作人员是很认真的。
试验的资料，我最近在老的硬盘找到大部分，我觉得给国内的研究生作为研究钢结构，弹塑性分析，振动台试验等，有很多益处，所以公开在这个网站上供大家学习，（资料是开源的），我还收集了一些关于这个试验的论文，全部可以下载。

[Baidu 云盘]下载地址[Blind Analysis 2007]：http://pan.baidu.com/s/1sjDrkmD




构件足尺往复试验


seismic soft 对结构进行分析的论文


试验提供的材料试验数据


试验提供的振动台的录像与照片

DINO结构分析笔记（1）: 时程分析选取地震波的问题

[下载实例PDF]：点击下载此文件：Dino笔记(1)时程分析选取地震波的问题

更新时间：2014年05月02日，编辑助手：林哲

简介：DINO结构分析笔记是一个专栏，每个月更新一次，主要讲述结构分析及设计当中一些简单的理论及软件的应用，主要包括以下内容：
（1）结构分析背后的理论
（2）软件程序的实现方法
（3）软件的介绍及技巧
（4）应用于实际工程的实例
（5）介绍一些自编小程序
每次推出的专题，采用通俗易懂的表达方法介绍理论与程序实现方法，不会过多地使用数字与公式，尽量让更多的工程师去明白其中的原理。
那么，如何合理地选取地震波呢？首先我们要确定地震波的来源： PEER的地震波数据库提供了大量强震记录，这些地震波涵盖了各类场地、经过基线调整、严格复核，最重要的是该数据库提供了强大的搜索功能——只要输入目标反应谱，系统会搜索到一定样本数量的地震波，用以匹配目标反应谱，使得样本的平均反应谱与目标反应谱在一定周期范围内的均方差最小。在这个基础上，再通过ETABS程序进行批量计算，选出基底剪力满足规范要求的地震波就可以了。总的来说，选择地震波的思路就是“先选后试”。这里的“地震波”指的是天然波，人工波不需要选取，由安评报告获得，如果是科研分析，可以自已拟合生成人工波。进行时程分析时，两组选波方法：（1）3组波，1组人工波+2组天然波，（2）7组波，2组人工波+5组天然波。要注意的是，采用双向地震波时，人工波的两个方向的组合系数是1.0+0.85，而天然波只对主波进行倍数A的放大，使其峰值达到规范规定小震、中震或大震的峰值，而次方向波也按倍数A放大，倍数A不再采用0.85进行调整。

博士论文的主要章节如下：
第一章  绪论 
第二章  宏观单元理论研究及结构弹塑性分析平台 MESAP的开发 
第三章  剪力墙宏观单元理论与单元开发 
第四章  修正斜压场单元理论与单元开发 
第五章  剪力墙构件低周往复试验及数值分析 
第六章  受弯控制的剪力墙构件变形性能指标研究 
第七章  受剪控制的剪力墙构件变形性能指标研究 
第八章  连梁构件变形性能指标研究 
第九章  基于性能的剪力墙结构抗震设计方法的研究 
第十章  剪力墙结构性能设计方法的算例及工程应用 
结论与展望

论文下载地址：[dino博士论文]剪力墙结构构件变形指标的研究及计算平台开发
答辩历史记录：http://www.dinochen.com/article.asp?id=133
答辩相关视频（带中文字幕）：http://www.dinochen.com/article.asp?id=135
答辩相关的PPT：点击下载此文件：博士论文PPT的pdf文件

下一步详细的论文内容将会更新。请关注....

点击下载此文件：电子版的PERFORM-3D学习资料，包括书与PPT
点击下载此文件：相关的实例PERFORM-3D文件
点击下载此文件：PERFORM-3D入门级视频教学（Youtube下载）
点击下载此文件：（dino）编写的PERFORM-3D的相关研究论文
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**为方便统计，解压缩需要密码，请发送邮件按下列格式，邮箱会回复解压密码
**公布于2012年3月21日：解压密码为：dinochenxuewei.com


近日，与很多同学在群上讨论，很多同学说网上关于perform-3D的资料太少了，以下为共享学习资料，只供学习用途，下载后请在24小时内删除，如果你喜欢这些学习资料，请联系正版出版商购买。请大家尊重知识产权。有些资料在国外可以下载到，但是在国内很难下载，我也收集了一些，现在与大家分享。这些资料对我帮助很多，学习到很多关于弹塑性分析的东西。以后如果有更好的资料我会放上来的，谢谢大家关注网站。

这本书其实是一个光盘（真金白银买回来的），还带一本书，我扫描了，带的书很好用，学习PERFORM-3D必看。


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以下是我（dino）写的一些关于PERFORM-3D应用的论文，可供参考：以下为下载地址



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以下为我开发的相关建模用的小软件，分别是：


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邮箱：dinochen1983@yahoo.com.cn
提供以下： 姓名，工作单位（大学）

谢谢关注我的博客。

[视频]博士答辩视频
以下是2011年6月4日答辩视频（普通话不准，已配备字幕）
这也是dinochen.com第一次上传视频到youku网，以后有一些教学视频也会放到youku网上给大家一起交流。
由于电池的原因，PPT后面一点点没讲到就结束了
结合看PPT效果更好，由于压缩后PPT的内容看不清。
 博士答辩PPT下载：
点击下载此文件：博士论文PPT的pdf文件

 博士答辩PPT下载：
点击下载此文件：博士论文PPT的pdf文件

经过两周的准备，终于在2011年6月4日迎来的我的“Big Day”，博士论文答辩。我的博士论文题目是：剪力墙结构构件变形性能指标的研究及计算平台的开发。主要分两个内容，变形性能指标研究（还没有出来的很多期刊论文）和计算平台开发（较多论文已发表），特别是计算平台的开发，里在的宏观单元及PERFORM-3D的二次开发，让我发表了一些论文，可以申请到学校及学院的优博学位论文支助。这个资助帮助挺大，由于论文彩页较多，光打印给学校的论文已经要1500元了，页数在260页左右，算是平生写得最多字的文章了。论文答辩委员会的老师有吴波教授，魏德敏教授，马宏伟教授（暨南大学），孙文波教授及我的导师韩小雷教授。通过半个小时的答辩（已录制了视频），还加上半个小时的Q&A，最后打出了满意的成绩（五个优！），我高兴了一天。帖上几张照片，差不多结束我的研究生生涯，以后将走向工作。不过，我还是会坚持写写研究类的博文，谢谢大家支持dinochen.com。

答辩现场（座无虚席，感动！！）


与答辩委员会老师位的合影！

 博士答辩PPT下载：
点击下载此文件：博士论文PPT的pdf文件

经过一年多的奋战，博士论文终于在2011年5月22日定稿，通过三位专家送审通过后，进入了答辩阶段，以下是我的博士论文及博士答辩的通知海报，博士论文的题目是“剪力墙结构构件变形指标的研究及计算平台的开发”。从博士论文相关的第一篇期刊论文（内容为OpenSEES的剪力墙单元的开发），整个博士论文相关的研究工作有四年之久，从2007年至2011年，所以论文的章节与字数也多了一点。在最后的三个整理论文的时间里面，由于太忙了没有与dinochen.com的网友交流，也很久没有发帖了，在这表示抱歉，在忙完博士论文后会再战博客的。

答辩时间为：2011年6月4日星期六，上午9点正，我是第一位做展示的。
地点：华南理工大学本部七号楼201室。
希望广大研究生，老师前往批评指导。论文涉及的很多热点问题：OpenSEES宏观单元原理，Perform-3d的二次开发与工程应用，OpenSEES的剪力墙单元，我开发的宏观单元分析程序MESAP，修正斜压场单元MCFT等等。
博士论文的主要章节如下：
第一章  绪论 
第二章  宏观单元理论研究及结构弹塑性分析平台 MESAP的开发 
第三章  剪力墙宏观单元理论与单元开发 
第四章  修正斜压场单元理论与单元开发 
第五章  剪力墙构件低周往复试验及数值分析 
第六章  受弯控制的剪力墙构件变形性能指标研究 
第七章  受剪控制的剪力墙构件变形性能指标研究 
第八章  连梁构件变形性能指标研究 
第九章  基于性能的剪力墙结构抗震设计方法的研究 
第十章  剪力墙结构性能设计方法的算例及工程应用 
结论与展望

[研究]MESAP的单元更新_MCFT单元理论的实现

最近很少上网，专心做一个有限元程序员。

研究剪力墙和连梁构件的非线性抗剪行为是我的博士论文的另一个主要内容，由于MVLEM在分析剪压耦合效应的构件存在不足，于是我在博士论文中的研究手段引入MCFT单元理论，即Modified Compression Field Theory。这个单元的好处在于可以通过简单的应变转换求出双轴应变应力关系。程序也比较容易编制了，由于水平有限，所以MCFT是比较好的选择，主要参考多伦多大学Vecchio教授多年的研究成果。引入MCFT到MESAP，使MESAP又增加了一些分析的功能，这部分功能对于构件分析还是有很大的意义的。
====================================================================================
MESAP增加功能如下：
（1）单元：增加MCFT单元（矩形一阶）
（2）材料：Concrete03（不考虑双压强化），Concrete04（双压强化，Kupfer二维本构相关曲线）
（3）求解器：基于割线刚度的力控制的迭代算法
（4）后处理：显示MCFT单元的应变角，应变分布图
====================================================================================
相关理论与单元适用性的论文可能往些时间整理及发表，先给几个截图给大家看看。作为山塞有限元程序，请大家给点支持，拍砖。

（1）MESAP中MCFT的模型图，以后开发接口直接读取SAP2000模型，现在这个是半自动读SAP2000模型的，未全自动化。


（2）计算后显示变形与裂缝。

 
（3）显示应变图（由于一阶单元，应变单元内等值），（4）为方便研究，建立MESAP的模型Auto Builder，这是一种新型的开发程序的功能，说白了，就是傻瓜式自动生成常用模型，如剪力墙构件。这个功能在SAP2000也体现了。




在未调整参数下能够较为准确地描述剪力墙剪坏时的荷载与变形，结果算比较满意的。
师夷之长以自强，希望一步步完善MESAP，能够实现一些实用的弹塑性分析与理论研究。

最近有空时看看最优化的书，之前没有多大的接触，在数学上属于极值求解方法。原来除了梯度法以外还有很多种直接方法的，所谓直接方法就是不用求梯度，求梯度对于有限元来说是很难的一件事，计算量太大，倒不如用直接法算了。以下介绍一下最近学的一种单纯形法（simplex method），最直接法中最基本的方法。计算流程图如图所示。

原理简单来说就是在超空间中（多于三维的话），假定超多边形，检查棱点是否可行且最小，通过不断的放大缩小使棱点碰到最小值。接下来通过DELPHI程序编个小程序，算一算经典的一些函数就知道了。DELPHI对于我来说相当于MATLAB，经常做一些数值试验。最近老觉得自已的抽象思维越来越不行了，没有图形是想像不出数学或力学的一些东西，也许是过分依赖电脑图形，抽象思维还是得煅炼一下。作为工程研究为主的我，面向抽象的数学，当然就是采用图形化把数学具体化啦，这个工作我发现国内的数学家很少去做，我经常上网看得的都是国外的学者用图形学来把抽象的数学表述出来，如分形，拓展，纤维束等。接下来写几个算例在博客上面，这些算例都是《工程优化方法》书上摘下来，有些改了一些，他的习题是没有答案的，这里也提供一些答案吧。已经是博士生了，但是我还是经常会买些奇奇怪怪的数学的书，做做后面的习题，当然啦，这么复杂的习题当然是用电脑编程来做了。

题目：用单纯形法求无约束方法：

编制单纯形法程序求解过程如下：
计算公式：RESULT:=x[0]*x[0]+x[1]*x[1]-x[0]*x[1]-3*x[0] ;


答案： x1=2.0，x2=1.0；
采用图形学技术，将三维曲面画出来，再用梯度颜色一画，查看一下极值，检验结果（这个图形小程序就是来检验结果的，因为习题没有答案）：


图形界面，黑色为等值线，通过颜色可以明显看出形状，最值为x=2,y=1,z=-3，数学其实很美的！


这是一张网格图与带颜色的三维图，通过空间去看它的形状。
接下来搞一个工程问题：
有一个简单的支架结构，由两斜柱组成，重力荷载为2P=20kN，管截面壁厚T为10mm，高度H与管直径D为设计变量，要求强度与稳定满足，如公式所示，结构要求最轻，即质量最小。


这是一个二变量的优化问题，可以用图形来显示，由于存在边界，所以将边界外的值变大就行了，然后就进行单纯形优化。优化结果为H=1000x1.0=1000mm，D=100x1.6377=163.7mm，质量为1720kg。图形表达如图所示。

优化结果为H=1000x1.0=1000mm，D=100x1.6377=163.7mm，质量为1720kg。图形表达如图所示。

单纯形法也适用于多变量，由于不用求偏导，适用于有限元分析，复形法从单纯形法发展而来，具有更好的适用性。接下来学习更多的优化方法，以后再分享啦。


凹下去部分就是可行解，平台部分是不可行解，也就是失稳与超强的，任务就是找到可行区的最低点。图形的表达可以让数学不那么深奥，不那么抽象，数学不仅仅是符号的运算，........待续。

MESAP阶段成果:应用于剪力墙的分析

MESAP是我今年重点研究的项目，带有图形化界面，可持续开发的基于宏观单元理论的结构及构件非线性分析程序，带类似SAP2000的界面，类似ANSYS的命令流操作，类似OpenSEES的从纤维应力应变关系至单元至结构的，多层类集的面向对象分析程序构架。持续开发中，最后更新是 2010年5月4日。
MESAP is the main and important research project this year. It 's a macro element theroy based structure and component nonlinear analysis tool with simple graphic interface. Interface like SAP2000, input file format like ANSYS, the program Structure such as from fiber to section to element to structure, like OpenSEES. I will try my best to develop this program. Latest version is May 4th 2010.

最近少上博客的原因主要是因为要写博士论文及做相关的研究。研究我的课题“剪力墙的变形性能”的同时，逐步完善MESAP的分析功能，单元模型，材料本构及后处理功能，MESAP是一个面向对象的程序，只要架构做得好，增加与删除东西都很方便，之所以用DELPHI，是因为在界面与后处理的更新也很方便。最近也确立了MESAP的图标，如图所示。

The main reason why I renew my blog is the Doctoral Dissertation. In order to finish the research of Shear wall deformation capacity, I am increasing the function of MESAP. Not only the element and material model, but also the Post Plot System. MESAP has got the program structure similar to OpenSEES, it's very easy to add the new uniaxial material and macro element. Why I use Delphi as prgram language, becasue it's very easy to write the Prep and Post system for my analysis program. By the way, the icon of MESAP was made.


MESAP增加了Wallance论文中的剪力墙单元MVLEM，增加了Fischinger的本构，OpenSEES的Concrete01，Steel01，Concrete02，Steel02都增加进去了。相对于OpenSEES而言，大大降低了增加新型本构的难度。界面图如下，图为剪力墙构件的分析，材料Concrete01的材料定义。
The new uniaxial material developed into MESAP is Axial Spring Model from M.Fischinger. New element is MVLEM. Theory from PEER Report of John Wallance. and OpenSEES Base material for fiber model such as concrete01, steel01, Concrete02, Steel02 were added to MESAP material database too. Adding material is much more easier than adding into OpenSEES, I think. The interface is shown:



MESAP除了普通的构件内力，结点位移等数据的显示，最近还增加了一些很特别的后处理。比如说整个加载过程，截面上应力应变的分布变化，可以看出受压区的变化。如下图所示。
Let talk about the new function of the Post System. In common program, node displacement and element/frame force and moment, these output data is also provided in MESAP. further more, MESAP can show the distribution of the strain and stress along the section in animation. (You will see the animation in the flash file in the bottom.)



还有应力应变时程曲线输出，应变沿构件高度的分布（用来看塑性区的开展的），还有可以看实际轴压比的变化，可以看出轴向承载力的损伤，这对研究倒塌非常有意义。
and the time history curve of the fiber/spring stress and strain. and ... the change of axial force ratio because of the collapse of the concrete fibers.  that's very important to the collapse research.



增加了这几项后处理功能，可以查看更多关于构件非线性力学性能的信息，有利于基于性能的研究。以下是做出来的一个剪力墙的滞回曲线的全过程的录像，由于时间关系，我缩小了一些荷载步长。大家通过这个录像就明白它的建模分析过程，录像3分钟，等待一下。呵呵。滞回分析所得结果与试验结果的对比如图所示。研究的主要成果是博士论文关于剪力墙单元开发的章节及参数分析章节，期刊论文已被《工程力学》杂志录用，等待发表。关于剪力墙单元的开发的论文，在去年的全国博士生学术会议获得优秀论文奖。
After adding those new Post and Plot functions, I can check more information of the nonlinear behavior of the component. it's very good for the performance based research. Here is the Example of MESAP. the Shear wall cyclic loading test simulation. Here is the whole progress of the modelling and analysis. You can see the Push force and top displacement relationship. analysis result compare to test result. Is it good?? The detail of the program and shear wall nonlinear behavior will be written in my Doctoral Dissertation, the journal paper about the program is accpeted by the "Engineering Mechanics", and the conference paper introduce the shearwall element and MESAP is publish in "2009 Conference of Doctor Candidate in Civil Engineering", and won "exellent paper" prize.


MESAP建模分析录像：

 

-------------------------------------最后更新时间：2011年10月30日------------------------------
OpenSEES
    [01]. OpenSEES_v2.0.0基本资料下载
    [02]. OpenSEES_预应力混凝土构件弹塑性分析
    [03]. OpenSEES_CFRP布加固混凝土柱有限元分析
    [04]. OpenSEES_后台程序控制操作方法
    [05]. OpenSEES_后处理问题解决方法
    [06]. OpenSEES_足尺钢框架振动台动力弹塑性数值模拟
    [07]. OpenSEES_剪力墙宏观单元的研究 
    [08]. OpenSEES_最简单的入门第一课[教程]
    [09]. OpenSEES_基于宏观单元的结构非线性分析方法、算例及工程应用
    [10]. OpenSEES_超简单第二课[入门]：截面力-变形曲线计算
    [11]. OpenSEES_截面分析程序开发
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
PERFORM-3D
    [01]. PERFORM-3D_学习资料下载
    [02]. PERFORM-3D_一个月试用版下载
    [03]. PERFORM-3D_前处理程序ETP的开发与介绍
    [04]. PERFORM-3D_初级入门教程(1)
    [05]. PERFORM-3D_初级入门教程(2)
    [06]. PERFORM-3D_论文：基于纤维模型的超高层弹塑性分析
    [07]. PERFORM-3D_Blind-Analysis参赛分析
    [08]. PERFORM-3D_工程实例_珠海天朗海峰
    [09]. PERFORM-3D_工程实例_中洲观光门结构
    [10]. PERFORM-3D_工程实例_某工程加固改造抗震分析
    [11]. PERFORM-3D_理论研究_钢管混凝土巨型斜交网格筒中筒结构非线性分析
    [12]. PERFORM-3D_程序开发_导入文件处理程序
    [13]. PERFORM-3D_程序开发_混凝土本构骨架小程序
    [14]. PERFORM-3D_工程实例_在粘滞阻尼器减振工程中的应用
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
ETABS、SAP2000、MIDAS
    [01]. ETABS&SAP2000_风振时程分析软件开发
    [02]. SAP2000_人群走动仿真的人行荷载生成程序开发 
    [03]. ETABS_图形后处理程序ETE的开发 
    [04]. ETABS_基于风洞试验的风振时程分析方法
    [05]. SAP2000_复杂筏板基础分析与设计 
    [06]. SAP2000_人行天桥人致振动分析
    [07]. ETABS_结构模型转换MIDAS TO ETABS
    [08]. ETABS_带粘滞阻尼器结构风振时程效果分析
    [09]. MIDAS_MIDAS/Gen在温度效应分析中的应用
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
IDARC-2D
    [01]. IDARC2D_前后处理系统v1.0正式版申请方法
    [02]. IDARC2D_前后处理系统v1.0_软件下载 
    [03]. IDARC2D_前后处理系统_操作动画演示
    [04]. IDARC2D_基于概率和位移的框支剪力墙结构抗震性能评估方法

---------------------------------------------------------------------------------------------------------
MESAP
    [01]. MESAP_基于宏观单元的结构分析程序开发(1)
    [02]. MESAP_基于宏观单元的结构分析程序开发(2)
    [03]. MESAP_应用于剪力墙的分析
    [04]. MESAP_单元更新_MCFT单元理论的实现

最近由于工程的需要，需要把MIDAS的结构模型进行转化，为什么不用MIDAS进行分析呢，因为我用ETABS比较熟，学习新软件需要花一些时间，于是我就把MIDAS转到ETABS了，后来一问我的李师兄（MIDAS牛人），他说现成没有转化工程从MIDAS到ETABS。时间紧任务急，马上动手自已研发一个简单版的MIDAS TO ETABS，暂时没有做界面，只是显示一下进度文本，如下图所示。

在开发的过程中，发现MIDAS的文本格式，MGT文件与SAP2000的S2K，ETABS的E2K文件一样好读，比较齐全，我喜欢。国内的PKPM需要学习的地方就是这个输出文本，现在的PKPM连STRU.dat都加密了，对于软件的长远发展，我觉这样并不是好事的。
有限元软件的文本格式往往规律性很强：
结点，几何单元，材料，截面，杆系，壳元，体元，荷载工况，点荷载，线荷载，面荷载，分析设置。。。。
读取MIDAS的主要参数后，转化成SAP2000的格式好办事，转成ETABS就有点难了，ETABS的格式与楼层为坐标参考，有点难度。需要花一些时间了解跨层构件的设置就可以把问题解决了。导出成功后的模型如下图所示，开心！
总结经验：欲速则不达，求人不如求已，先分析后动手，多尝试耐心点！
还有一句：编程是一个很好的工具，让电脑有效率的办事！
至今可以我能转化的结构有：
[1].PKPM2006→ETABS
[2].ETABS→SAP2000
[3].PKPM2006→SAP2000
[4].MIDAS→ETABS
[5].ETABS→OPENSEES
[6].ETABS→PERFORM-3D
除了[6]，其它开发程序不高，只能用于个人的工程，唉。。。加油！有空得完善一下。呵呵！感谢李卫勇师兄的MIDAS指导。

最近埋头于研究宏观单元与有限元程序的编程，长时间没有写博客，对不住各位网友啦！在研究生几年写了几个自已比较满意的前后处理程序，解决的很多工程问题，但是学术价值不高，只是学习的有限元软件的应用。后来，我明白的一个道理，学习有限元最好的方法之一就是编程把它实现，而且，在长期的学习OPENSEES与PERFORM-3D的过程中发现，看到国内外这个方面的差异。“国人应当自强！”，OPENSEES发展迅速，这也让人担忧，因为国内外这个差距会越来越大。于是我想我的博士论文的一个内容就是开发一个属于自已的有限元平台MESAP（Macro Element Structure Analysis Program），译意为：基于宏观单元的结构分析程序，“ME”又表达了是“自已”的东西，双重含义。
软件基于类来编写。可不断扩展单元库与材料本构库，配有图形化的前后处理，图形界面如图所示。算例结果如图所示。


现在的单元库已经有三种梁柱单元基于柔度法纤维单元，基于刚度法法纤维单元及基于柔度法的塑性铰单元。MESAP还具有两种剪力墙单元模型：三弹簧模型（TVLEM）与多竖向弹簧模型（MVLEM），MESAP的材料库具有多种材料模型，包括Kent-Park混凝土本构模型、Pinto钢筋本构模型，其滞回曲线与OpenSEES的对比如图所示，还有一些简单的塑性铰本构如修正Clough模型等。

近期对剪力墙与梁柱等宏单元进行充分的研究与对比，将写成系统的宏观单元研究论文发表至抗震相关的期刊，希望能发表成功。国内研究宏观单元现阶段大部分还是基于DRAIN，OPENSEES，CANNY，PERFORM-3D的等软件，自主研发的软件比较少，希望我在基于MESAP平台可以开发出更好更新的宏观单元，说实话，在OPENSEES里面开发单元实在太难了，在MESAP，自已的地盘很多约定简单，所以开发单元容易呀，呵呵。不过OPENSEES实在是太好的，还是有很多地方值得学习！
开发MESAP还需要发挥我开发前后处理的功夫，把界面与功能做完善，是目前我比OPENSEES先进的其中一点，呵呵（自吹自擂了），举个例子，在OPENSEES进行低周往复，位移控制流非常难写，我在MESAP就把位移控制加载所有重要因素写在一个界面里，只要这个界面输入完整，就可以完成一系列的位移加载，改动的话也很容易，这是我自已最喜欢的设计之一，界面如图所示。

继续努力，开发MESAP，这是第一阶段，未来的路还很长！！
期待MESAP的论文发表！！

学生的暑假又开始了，突然想写一些东西来纪念一下暑假。我的暑假总是比没放假还忙，上个暑假就是忙天郎海峰的分析了，累！脑子里整天想着要做一些事情。说正事，这个暑假又要忙工程项目分析了，这次是一个旧建筑的改建工程，需要对其进行弹塑性时程分析与抗震设计评估。我们从前年就开始采用PERFORM-3D这个功能强大的弹塑性分析程序，也对其做了便于工程应用的前处理开发。这个前处理程序ETP在这次工程应用中又得到了升级，更加人性化。（我个人觉得而已），刚好生逸与肥烽去实习了，主要的工作就交给了我与阿牛了。不过，生逸还是在ETABS下了很多功夫的。弹性分析的就交给阿牛了，阿牛还负责ETABS向PERFORM导入的改模型工作，（不是所有的ETABS模型都能导入PERFORM的，有很多个人的约定在里面，按规则建模就可以了，规则真是太重要了）。以下是我们几个人的帅照。

经过几天的建模与几个研一的学生的配筋输入后，ETP模型建成了，这次模型加入了很多弹性的次梁构件，加快计算速度。ETP也升级了。如下图所示，ETP的界面。

导出模型以后，在PERFORM-3D的界面打开，得到一个非常漂亮的模型，导成功好，非常地开心。因为这个模型比上次几个都比较复杂，梁与剪力墙比较多，真实的工程结构，而且每梁每墙每柱的配筋都是人工输入的，不是计算得到的。

ETABS TO PERFORM-3D的一个强大的功能就是把划分定义好的柱纤维截面导入PERFORM-3D，这个也是PERFORM-3D最难做的一部分，这也是我开发ETP的目的。PERFORM-3D输入截面真的是很不方便。以下就是ETP的纤维与PERFORM的截面的界面，可见到了PERFORM就只有数字了，数字太多容易出错。

两年一度的日本防灾科技研究所主办的振动台试验分析比赛(BLIND ANLAYSIS CONTEST)第二届成功举办。

这比赛的主要目是促进结构弹塑性分析计算机方法的发展。在上一届分析比赛中，各国学者使用不同的构件单元理论（主要是以宏观单元理论为主）对结构进行分析，将分析结果在14WCEE发表了，使我大开眼界，在14WCEE的会议上我认识了很多新方法新理论，包括CSA分析法（混合数值模拟）。上次比赛我也获得了一点好成绩。2009年的这一次比赛同样采用钢框架结构，不同之处是加了粘滞阻尼器和钢阻尼器（也称防屈曲支撑），使结构动力分析上增加了一些难度。本来想采用我熟悉的OPENSEES进行分析，但发现在粘滞阻尼器的分析结果上有些问题，因此，我采用工程商业程序PERFORM-3D进行分析。这次分析大约花了1个月的时间，仔细的建模，终于今天向网站提交了结果，轻松了一口气。

perform-3d模型,大大提高了模型的复杂程度

这个比赛非常有意义，有以下三种收获：第一，学习弹塑性分析方法及理论，第二，采用OPENSEES与PERFORM，并进行对比，第三，为了方像PERFORM-3D的建模，采用ETABS TO PERFORM-3D程序，并进行一定的改良，ETABS TO PERFORM-3D现在变成可以导出OPENSEES了，以后大大方便了OPENSEES的建模。

Etabs to Perform-3D程序提供了OPENSEES的输出接口.

在韩老师的建议下，我开始深入地去学习结构的宏观单元的弹塑性分析方法，主要通过阅读资料及编制程序，进行电算试验来学习。其实，编程是最好的学习方法，因为有限元本身就是属于计算机的一门学科。现在着手搭建自已的有限元程序，可以为以后研究服务的。暂且名叫DINOSAP，DINOSAP v1.0在我本科的时候已经编过了，弹性的二维杆系分析软件，有点像结构求解器。现在把他的功能扩充一下，变成弹塑性分析程序。CST，QUAD4等单元都编过，加入进去是没有问题的，现加入纤维单元需要一点时间。最近的进度还不错。今天好开心，做出来第一个PUSHOVER曲线。如图所示。基本的混凝土与钢筋的本构也编好了，现在集中精力实现纤维模型的混凝土的滞回分析！
（界面是SAP2000的山寨版，呵呵）

由于很多网友的要求，需要下载PERFORM-3D，学习整体结构的弹塑性分析计算，因此，我找到了中国的共享网盘MOFILE上传了“PERFORM-3D V4.03”试用版给大家下载。是单机版可以用一个月的。
贴一个用PERFORM-3D最近做小分析的图。

下载地址(请用单线程下载,不要用讯雷等工具下载)：
点击下载： setup.zip [2012-02-07修改][2015-09-01取消], 请向筑信达网站下载

Perform-3D的初级入门教程（2）-后处理部分
平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例
Perform-3D，上述建模完成以后，进入后处理的界面，定义分析工况并进行分析，提取数据等。
（1）定义重力荷载分析工况。
按下图进行操作，定义时建议采用非线性，监控位移随便取一个较小的位移角，LIMITSTATE也随意取就行，保证能计算下去就行了，重力荷载建议分10步或20步进行计算。

（2）定义PUSHOVER分析工况。
进行PUSHOVER计算时，需要定义监控位移角，取整体侧移的位移角，顶部至底部，控制位移取全部位移角，最大值达到很大时停止，如1/20，或者还可以再大一些，LIMIT建议取变形，如最大位移角，PUSHOVER可以采用三种荷载形式，1）自定义荷载，如点荷载，2）倒三角荷载，通过01去表达，3）采用模态分布比例的荷载。
操作如下图所示

本图为倒三角荷载，从数值看是从X方向推的。
（3）弹塑性时程分析定义
进行时程分析之前，需要向PERFORM-3D导入需要用到的地震波，导入后，按如下图定义，定义时间步长，总长，迭代最大次数，LIMIT，监控位移等等。这些定义与其它弹塑性分析程序基本是一样的。

（4）分析设置
分析设置设置结构是否考虑下降段，如果是试算阶段可以不考虑，振型数量与质量参与倍数等等需要定义，如下图所示。振型计算一般用于荷载分布计算，瑞利阻尼计算等等，还可以用来判断结构建模的合理性。

（5）定义阻尼
如下图所示操作，结构为混凝土结构，阻尼比取0.05，本分析采用模态阻尼，瑞利阻尼可以输入小值。

（6）分析结果查看汇总
振型与周期


重力荷载作用下的变形图


静力弹塑性分析的结果(PushOver)


动力弹塑性分析的结果


Perform-3D的动力弹塑性时程分析动画

Perform-3D的初级入门教程（1）-前处理部分
Perform-3D推出中国市场已经有一段时间了，由于其具有强大的结构非线性分析功能，我们通过这个软件进行了两个超限工程的分析，也总结了一些经验。市场上Perform-3D的学习资料很少，因此，我制作了一个非常简单的算例来讲述整个分析的过程，由于个人技术有限，过程中往往有很多错误，请大家指正。
平面框支剪力墙结构弹塑性分析实例
本文对一平面框支结构进行一系列弹塑性分析,包括在重力荷载作用下的PUSHOVER与动力弹塑性分。结构布置如图1所示。梁截面200x700，柱截面900x900，转换大梁截面1200x1800, 梁柱配筋为1.5%，剪力墙总长6000，端部区长500，端部配筋率1.0%，分布筋配筋率0.3%，首层层高5000，标准层层高3000。如下图所示
梁与柱均采用集中式纤维单元.
剪力墙采用分层单元(纤维单元+线性剪切本构)

（1）建立结点(Nodes)
 通过结点工具建立结点,可以通过多种方式建立,包括轴网,射线,平移,复制等方法. 可以在SAP2000或ETABS建模后,通过文本进行结点的导入操作.

（2）建立支座(Suports)
操作如下图所示。

（3）建立刚性隔板(Slaving)
操作如下图所示。

（4）定义质量(Masses)
操作如下图所示。

（5）材料定义(Materials)
混凝土材料

钢筋,钢材材料

剪力墙剪切本构关系

操作如上图所示进行操作。混凝土本构建议采用MANDER或KENT-PARK约束混凝土本构，如下图所示。

（6） 截面定义(Sections)
截面定义分为以下几种截面定义：
弹性梁柱构件截面

纤维柱截面

纤维梁截面

纤维剪力墙截面

建模小贴士


（7）构件定义(Componets)
如下图所示操作：
梁柱纤维塑性区加弹性区构件定义

剪力墙构件定义

构件定义体现两种单元的定义方法，如下图所示

（8）单元定义(Elements)
按照自由度形式不同分析梁，柱，剪力墙三种不同的单元形式，其中，梁只考虑弯，柱与剪力墙考虑压弯，剪力墙只考虑一个方向的压弯是非线性的。如下图操作，注意，柱与剪力墙应考虑P-Delta效应。

定义类完成后，就进行单元的建模，建模完成后，如下图所示。


建模后，定义局部坐标，如图所示。

（9）荷载定义(Loads)
建模完成后，需要定义荷载，这里的荷载是指结构的恒活荷载，也就是重力荷载，一般采用的组合是DEAD+0.5LIVE，为输入方便起见，建议采用组合后的值输入，也就是说不需用输入两次了，而且建议输入的荷载就包括了自重，不需要PERFORM-3D自算自重。
柱墙的自重一般通过点荷载输入，楼板传给剪力墙也是采用点荷载。作了一些简化，由于节省了楼板的建模，荷载全部输入至梁中，建议简化输入均布荷载，梯形荷载非常难输入。如下图操作。点荷载可通过文本导入，梁荷载就不行了。

梁荷载是先定义荷载分布与大小，再定义所用到荷载的构件，有点类似PKPM

（10）定义监测变形（Drift）
高层中，层间位移角是一个看变形的重要的参考值。可能通过定义DRIFT来实现，如下图操作，这个DRIFT可以用到PUSHOVER的监控变形，也可以用于LIMIT STATE变形指标等等，这个量非常重要，如果没有定义，下面的分析不能进行。


全部前处理的过程也就完成了，为方便记忆，我列出以下步骤的单词，如下图所示