STKO助力OpenSEES系列：自复位支撑框架静力循环pushover分析

划重点：通过本文，可以了解STKO友好的GUI界面，通过和三维CAD一致的操作，可以快速实现Opensees几何模型的搭建。通过STKO研发的hingebeam element 快速实现框架某个方向旋转铰接处理，按照和abaqus一样的操作指定好材料，截面，单元属性，赋予给几何模型形成数值模型，无需修改和处理任何tcl 代码，提交计算，直接进入友好的后处理模块，检查变形，应力云图，动画，提取各种力位移曲线，也可查看单元积分点处纤维的应力和应变。如果你想进一步了解建模细节，可见（https://www.jishulink.com/college/video/c174829 ）。

（本文由心尘轩博士执笔，就读于香港理工大学，如果各位对STKO 有兴趣，可加入群752746704，相互交流学习）

1. 前言：

作者曾执笔《无需TCL编程能力，STKO带你轻松玩转OpenSEES》和《从编程角度阐述有限元最佳入门方法：以Abaqus 和OpenSees 为例》如果有兴趣可以点击下面连接查看

(https://www.jishulink.com/content/post/1848287 )（https://www.jishulink.com/content/post/1849254 ），

作者在上述文章中详细论述了OpenSees混合编程（Tcl+CPP）的本质，以及对于CAE 使用者友好的GUI界面的重要性，今天的推文将以一个具体的案例阐述下STKO能够在帮助OS用户在建模，分析设置以及后处理分析各个阶段的便利性。

2. 正文：案例信息

图1案例信息

案例信息如上图所示，空间三维自复位撑钢框架，在X方向为三跨，在Y方向为一跨，框架受力为X方向，结构有4层，层高为3m,跨度也是3m,在X方向边缘两跨布置具有旗帜型滞回规则的斜撑，主框架梁柱节点为铰接。连接两榀框架的Y方向梁柱节点为刚接。为简化处理，结构在顶点刚性楼板合力点试件循环水平位移，忽略了重力影响。

如果通过编写Tcl命令流，我们很容易在三维纤维截面的划分，梁柱单元的geomtransf的方向，甚至单元编号，当这些因无意识犯的错误，因为没有可视化，通过逐行校核代码是很困难了，而STKO则轻松的解决了上述问题，通过可视化很容易帮助我们看单元有没有赋予错，单元的geomtranf有没放放置错，通过和abaqus 建模一致的方式迅速搭建模型，如下图所示，这个过程可以规避掉很多因不细心导致模型不能算的局限。

图2 建模过程

上述建模过程和结果输出中几处要点：

• 梁柱铰接的实现形式：

写过tcl 的命令流使用者很清楚，在实现铰接时，我们可以使用零长度单元（zero length element）并结合equalDOF 的命令，实际上equalDOF这个命令和abaqus couple有点像,当然实际上我们也可以单独使用零长度单元单独实现，在STKO中，研发人员开发了hingebeam element, 其本质上就是有三个单元拼装而成，中间主单元，两边为零长度单元，通过对零长度单元赋予不同的材性，实现不同平动和旋转的弹簧，自然也可以实现仅在ry 方向实现铰接，其他方向保持刚接，如下图所示为hingebeam 单元对应截面属性的赋予。

图3 hingebeam property

• 自复位支撑：

这里的自复位支撑可以通过很多方式去模拟，在这个模型中通过twonodeLink material 去实现，在STKO中如果使用twonodeLink 单元，需要首先创建点对点的相互作用，之后将自复位材料赋予给twonodeLink material, 最后在赋予给起初创建的点对点的相互作用，即可以实现自复位撑的设置。

图4 TwonodeLink material 设置

• 结果输出是STKO 的一大亮点，强大的输出库，和abaqus输出设置一致，只需要勾选想要的结构即可。

图5 输出设置

最终，建好模型提交计算后，即可查看计算结果，可以通过友好的GUI查看我们所需要的结果，比如，变形云图，应力应变云图，滞回曲线，轴力云图，弯矩云图，并提取数据。如下图所示，这就大大方便我们在论文中插入我们想要的云图来佐证我们想要表达的观点。

图6 STKO-based OS 的后处理

结语：

由上可见，基于STKO的Opensees的使用潜力将被很大程度挖掘，我们将可以轻易使用它的强大的材料库，单元库，算法，以及高效的求解过程，所以，作者也希冀助力STKO 搭载Opensees 能够扩大opensees 在中国的影响的进程。