opensees解题技巧.doc

1、OpenSEES解题一般规律、技巧总结单位OpenSEES中是可以用公制单位（N,m ）的（而并不是像某些文章中说的“OpenSees默 认为英制单位”）。实际上我认为OpenSEES中并没有什么默认单位，只要编程者自己保持单位一致就行；这点类似于SAP2000 的风格。建模顺序做事要讲究顺序，OpenSEES建模亦如是：必须先定义材料才能离散截面（因为离散截面时要对所划分的截面指定材料属性）。与之类似的，必须先定义（离散）截面，才能定义非线性梁柱单元（因为定义非线性梁柱单面）。元时要指定单元截关于BandSPD 求解方式官网关于BandSPD 方程形式的评价：This is a good c

2、hoice for most small size models. 并且后面紧跟了一句：The equations have to be numbered so the widely used RCM（ ReverseCuthill-McKee ） numberer is used. 可见 numberer 类型不是随便选，而是要根据方程类型来决定的！（不过直至M 乍业做完，我对nu mberer, system, test, algorithm, an alysis（还包括geomTra nsf, con strai nts）等求解控制命令还是一知半解！我觉得要想弄明白这些命令一得先回头好好

3、翻翻有限元和数值分析的书了!OpenSEES 中默认的计算精度比较高！“0.1000000000000001M 0.1 ” ：（自行总结，未找到官方说明）这是一个真实的故事：我曾在程序中自以为是的将一连串相邻均只有0.1 左右的数的差强行赋值为0.1 ，而没有采用循环命令将两数作差并将结果赋给新变量一一其中即有这样的强行截断！我以为小数点后都 n 位了，即使我带着它最后也会被系统截断，还不如我直接预处理来得清爽！没想到这样做直接导致计算不收敛！真是失之毫厘谬以千里！可见在OpenSEES 中默认的计算精度比较高！后来我还在老师给的一份范例程序（Silvia Mazzo ni & Frank M

4、cKe nna, 2006）中发现了这么一段：set Ubig 1.e10;# a really large nu mber set Usmall expr 1/$Ubig; # a really small nu mber欢迎下载2可见系统并未认为Usmall=O! 再一次印证了这一点 !划分纤维截面时角点坐标输入的门道划分纤维截面时角点坐标输入非常有讲究！为了说的直白，我把要点放到下面这张图中了:彳y4( y% N)3% Z3)11 _i(y zi)-r _2(y2fZ2)OpenSEES 中矩形横截面的坐插轴I炬角点坐标描述规则例：用钢将上图所示截面分为9 (=3*3 ) 块则命令为 :

5、section Fiber $TAGsec : #TAGse0 set b 3 else set b -3; #如果 a 大于 0，则令 b 等于 3，否则等于 -3 。类似的，相邻的两个大括号（一个反大括号和一个正大括号）之间也必须有一个空格。（3）Tcl 语言对命令名、变量名区分大小写。（4）一行一般只写一条语句；若想写多条，则各语句间应用分号隔开一一当一行只有一条语句时，句末分号可有可无。同时还有一种特殊情况，就是当在一条命令后（同一行中）加注释时，该命令末尾必须有分号以告知编译器该命令结束，否则编译器会认为该注释也是前面的命令的一部分，导致编译出错。（5 ）引用变量时，要在变量名前加上

6、$ （美元符号）！这个步骤非常琐碎，不如C 语言编程简洁。大家就忍着点吧!运行方法欢迎下载4目前我知道至少有两种：方法一：直接运行OpenSEES, 在OpenSees 提示符后输入 source *.tcl （“ *.tcl ” 是提前编写好的命令流），然后回车。优点：个人认为没有 匸/缺点：命令流编辑时易犯格式错误，每次运行都需运行OpenSEES ，再在那个黑框里敲命令流，各种不方便！（其实这个方法只是说说而已，实际我从来没用过。）有的童鞋用UltraEditor 之类的通用文本编辑软件写程序再导入OpenSEES 运行，我没试过，估计应该没有下面说的第二种方法好。方法二：借助第三方专用

7、编译环境。我目前一直用的是Tcl Editor 。它的优点有：可以用不同颜色区分不同功能语句；还有“查找”、“加注释”、“取消注释”等基本常用功能；更好的是菜单栏有个按钮直接与OpenSEES关联，点击就可以调用 OpenSEES 求解，比较方便（当然，比起Visual Stidio之类的还是差远了！可惜谁叫OpenSEES 是这么小众呢？）。但这个软件有个非常大的缺点一一编程者无法获知当前所编辑文档的路径！如果你需要在编程时参考其他文件夹下同样名字的文件（这样的情况在我这次做作业时经常发生，因为我欢迎下载5编辑的文档和模板文档文件名相同），把两个文件都用Tel Editor 打开后，你稍一不

8、留神,就会忘了你当前编辑的文档到底是哪里的文件！那时可真是麻烦！所以我总结，这就要求编程者：1、每次在 Tel Editor 里打开文件时，不要一看文件名对就急忙打开一一还要看看这个文件是不是在正确的文件夹下面；2、 编程时最好一气呵成；长时间休息时最好把Tel Editor 关掉。说句题外话，我认为一个好的专业软件应该做到让用户大部分时间只需要考虑专业相关的东西，而不必操心其他。所以我想，如果以后自己需要经常用OpenSEES 的话，看能不能用其他的编译器，不用这个Tel Editor 了。计算不收敛，怎么办？可以考虑如下几点：1、 材料本构设定是否正确？-材料本构参数是否合理？而且有时st

9、eelOl 比 steel02 、conereteOl 比 conerete02好收敛，如果可以的话不妨改改材料模型。2、是否极限位移给的过大，柱子已经破坏？一一把极限位移改小一点试试。（这是针对我这次作业而言）3、 是否收敛容差太苛刻？一一把容差改大一点试试。（尽管这也许并不是真正解决问题的办法！）调试程序的技巧：控制变量法欢迎下载6控制变量法大家应该很熟悉了。调试程序中我的经验是：一次改动的参数不要太多，改动的 是哪些变量自己要记得。最好一次只改一个变量。然后根据运行结果随所作改动变化的规律，及时将变量修改到合适的值。这样做看起来慢，其实我觉得是步步为营，效率比较高。（这些其实应该是编程的

10、通用技巧，经常编程的朋友们应该都有体会。）建议在程序中多用公式一个比较好的编程习惯是，程序里能输公式的地方就输公式，让用户只需要给定几个基本参数。不要自己事先把中间量在草稿纸上算出来然后输到程序里一一这样不仅程序通用性不高，而且计算精度也没有电脑算的高（我前面已经说过，OpenSEES 中默认计算精度是非常高的！），真是 吃力不讨好”！关于 wipe 命令后面的分号上文说过，如果一条命令后面（同一行中）没有其他命令或注释，那么该命令末尾既可以带分号，也可不带。但是我发现对于wipe 命令则不然：因为在Tel Editor 中可以发现，如果wipe 末尾带了分号（该行再无其他字符），wipe 这

11、个单词是黑色的；但若去掉该分号，wipe 就变成了绿色 -从颜色变化上猜测，莫非加了分号导致wipe 命令不被识别？再考虑到下文将提到的“OpenSEES 似乎存在计算不稳定现象”与 wipe 命令间千丝万缕的暧昧关系，对于wipe 这个“黑匣子”我还是保守处理一一去掉末尾的分号吧！事实证明去掉分号后貌似有几次欢迎下载7曾经不收敛的计算神奇般的收敛了！疑问： OpenSEES 计算结果似乎不太稳定？具体表现就是，你现在运行某个命令流算题，计算收敛，得到解了；然后你根本就不改程序，甚至连 Tel Editor 都关了，更甚至连电脑都关了，等会再重新运行这个命令流，有可能不收敛！我遇到过很多次这个

12、现象，还有同学出现刚开始算不通过，后来啥也没改，重新运行竟然顺利通过了！难道是内存调用错误？可程序开头不是由wipe 命令吗？或许这个 wipe 根本就不像官网上介绍的那样每次运行都能彻底destory 内存中所有之前建的模型、对象？（当然也不排除我们在两次结果不同的计算中间无意改动了程序某个部分而自己又忘了一一毕竟调试程序很复杂，控制变量法调n 个参数，特别像我们这种初学者，一调就几个小时，最后是头晕眼花，腰酸背疼 所以偶尔忘记自己对程序细微的改动也是可能的 关于 element recorder里轴力和剪力的正方向eleme nt recorder里记录的轴力和剪力的正方向是怎样的？Use

13、r Ma nual里的解释是 :These forces corresp ond to the global coord in ate axes orie ntati on.我的理解图解如下图所示（图中剪力和轴力都为正）：欢迎下载8剪力A轴力4剪力轴力其他两个英制单位换算：1、 kip - one thousand pounds force，千磅力，约相当于4,445.205226 N4.45 kN 。2、 重力加速度g 9.8 m/s A2 385.8 inch/s A2。在学习 OpenSEES 中常见的英文缩写、专业英语术语：欢迎下载9: 门式刚架，龙门架（Open SEES:Open

14、System for Earthquake Engin eeri ng Simulati onNSF : National Scienee FoundationPEER ： Pacific Earthquake Engineering Research CenterNEES :Network for Earthquake Engineering SimulationPBEE ： Performance-Based Earthquake Engineeringportal framepla nar portal frame（为什么不缩写成PEERC 呢？: 平面门式刚架）ndm : number

15、 of dimensions per node ndf:number of degrees of freedom per nodetranslation :uniform motion of a body in a straight line刚体位移，线位移normal :【数】法线 rotation about the planes normal prompt: 提绕平面法线的转动示。（个人理解：指 DOS 窗中一闪一闪的光标，学名“命令提示符” a-priori : 先验的。（ be gen erated a-priori ，个人理解：即“事先编辑好的”）geometry : 几何尺寸el

16、ement : 单元comp onent: （地面运动的）分量drift （a ngle ）: 位移角uniaxial :of or relating to only one axis time series:，单轴的a set of data collected sequentially usually at fixedintervals of time时间序列argument :one of the independent variables upon whose value that of a function欢迎下载10depends ，自变量，参数nodal load : 节点荷载（

17、这个词组读起来有点绕口A _A ）flag : 标志变量（学过C 语言编程的同学应该知道！）discretizati on: 离散化offset : 偏移（量）iterati on : 迭代（法）SOE ： system of linear equations，线性方程系统Newton with Line Search Algorithm: 线性搜索路线牛顿算法（这个翻译可能不准确）BandSPD : Banded Symmetric Positive Definitemap : 映射关于 OpenSEES 的学习资料：来自官方：1、OpenSees User（里面有详细的帮助文档）2、 Ex

18、ample Mannul( 官网提供的帮助手册 )3、 OpenSees 官网提供的 Tcl 编程教程4、 网页版用户手册 ( 09 年版 )欢迎下载115、 OpenSeesNavigator( Open SeesNavigator is a matlab in terface for Open Sees. It allows users to quickly create models, performan alysis, and look at the results. It runs on win dows mach in es.)6、 Basic Examples Manual( T

19、he objective of this primer is to provide new users of Open Sees (Ope n System for Earthquake EngineeringSimulation) familiar structural engineering examples as a convenient method for lear ning how to use thesoftware.)原创教程及其他：1、 转 教程 OpenSEES 超简单易懂的入门第一课2、 OpenSEES 最好的介绍( 这个讲了一些数值模拟的本质，比较理论化。)3、 结构

20、艺术家 _刘金成的博客玩转 opensees e.g.1玩转 opensees e.g.2暨 sap2000 vs opensees（IV）4、（百度文库） L 形钢管混凝土柱抗震性能非线性有限元分析5、（豆丁） Ope nSees使用与教程（一个豆单，里面有5 篇文章。其中： OpenSees 这篇是节选自一篇重庆大学硕士论文中关于 OpenSees 的部分，个人感觉写得很好。）欢迎下载126、 （中华钢结构论坛）用过Ope nSees的前辈请进来帮帮我！（顺便说一下，这个论坛话题讨论质量很高，经常有高手出没！）7、 厦门大学建筑与土木工程学院古泉副教授创办的OpenSees 学习网站（以前

21、印象中厦大只有文科，浏览了这个网站后我再不敢这么想了 ）8、 推荐一个QQ 群： 61667191（Opensees 与地震工程 2），感兴趣的话可以加入；里面都是 OpenSEES高手与爱好者，讨论的基本都是学术方面的事情。9、dinoChen 的博客（这是陈学伟博士的个人网站，他还有个QQ 空间，两个网站上都有非常丰富的优质原创资源！陈博士实乃青年才俊！佩服！上面提到的QQ 群也是他创建的！）10 、 TCL/TK 编程实践第四版 icelamp 的专栏一一CSDN 博客11 、 Tcl 简介一一维基百科欢迎下载13最后，谨摘录两段高手的OpenSEES 的学习心得，与君共勉。感谢原作者!

22、ocean2000:“我的当初毕业论文也是用OS 做试验仿真的，台湾有一篇砌体结构实验用OS 来仿真的，可以 google 之， os 有一些可以模拟的2D 单元。这个程序只要过一遍mannual ，使用一点不难，而且资料也很多了，它的论坛不错，问题的讨论很积极。要加新单元和新材料也不难，接口都给大家提供好了。其实这个软件的一大优点是TCL/TK 很容易上手，对于计算过程可以加入自己的判断和控制条件，所以可以做出很好的滞回曲线，还可以动态显示曲线发展过程。非常难得的是在工作中居然看到单位的软件有与ope nsees 的数据转化接口。”din oche n1983:“学习 OPENSEES要求一

23、定的有限元知识及非线性理论,最好会编程 ，因为建模需要用编程的思想去简化重复输入，本人觉得 OPENSEES 值得大家好好学习 ，我学了半年 ，收获很多。（两段话均来自：用过OpenSees 的前辈请进来帮帮我！-中华钢结构论坛）（2012 年 4 月 19 日 11:26:49 更新）原文中所谓的“关于这次作业具体的心得”的博文链接已更新；本打算待该博文发表后及时回来更新的，结果忘了。抱歉！欢迎下载14来源：颜冬启全文链接12010【转载】 OpenSEES 自学笔记（一）“博主按”：本文是我第一次用OpenSEES 做仿真分析作业（基于OpenSEES的方钢管混凝土柱抗震性能分析）过程中点

24、滴记录的自学笔记，发表出来既是和各位（尤其是Ope n. ? http:/163.fm/9qMUBJZQpenSecs 一一 OpenForEarthquakePacifcEngineeringR&s&ArchEngineering SimulAtionCenter 2*3*3J1999,24!MO The Recent sof t University of Ca1 ifornIA All Rights Re-seruerl(Co|arid Disc 1* imt r P httiJiZwwwheke lc, htm 1全文链接10欢迎下载15【转载】 OpenSEES 自学笔记（一）“博主

25、按”：本文是我第一次用OpenSEES 做仿真分析作业（基于OpenSEES 的方钢管混凝土柱抗震性能分析）过程中点滴记录的自学笔记，发表出来既是和各位（尤其是OpenSEES初学者）交流，同时也算作个自我小结以备日后查阅。尽管我力求完美，但这些习得中仍然极有可能存在错误！请注意甄别！同时也衷心希望各位咼手不吝赐教！另外，由于时间仓促，本人又是初学OpenSEES ，所以文章内容上比较零散，见谅!初识 Open SEES我是在钢筋混凝土结构非线性分析这门课上第一次听说这个软件的。老师说（均为个人理解，可能不是老师原话）这个软件能够用纤维单元做有限元分析，在模拟大型结构上比ANSYS 、SAP

26、等利用实体单元的有限元程序有优势；经常用于抗震分析科研中；不是一个“设计型”软件（如SAP 、PKPM 、桥博等）；还要求我们用它做两个大作业。在 Silvia Mazzoni, Frank McKenna, Michael H. Scott, Gregory L. Fenves等人编写的Open SEES的 Users Man ual (v2.0)开篇，是这样回答What is Ope nSEES?这个问题的 :?An object -orie nted software framework for simulatio n applicati ons in earthquake engin

27、eeri ng using fin iteeleme nt methods. Open Sees is not a code.A com muni cati on mecha nism with in PEER for excha nging and buildi ng upon research accomplishme nts.欢迎下载16?As ope n -source software, it has the pote ntial for a com munity code forearthquake engin eeri ng.好吧，既然是专业软件，那咱就在接下来的使用中逐渐熟悉吧

28、！软件下载与安装OpenSEES 和 Tcl 的下载页面链接在OpenSEES 官网首页左侧的栏目里，点击“Download ” 即可进入下载页面（下载之前需要注册（新用户）或填写电邮（已注册用户）。我的电脑用的是64 位的 Win7 （ 2012 年 5 月 23 日 11:44:48 更新： Win7 旗舰版 SP1 ），ActiveTcl.295402-win32-ix86-threaded安装成功。安装路径按照官网说明手动作了修改（即将安装路径由默认的C:Tcl 改为 C:Program FilesTcl）。注意：必须以管理员身份运行ActiveTcl 安装程序（在安装

29、包上右击，选择“以管理员身份运行”），否则会安装失败！欢迎下载17? u#Open SEES的运行界面如下图所示。EngpCeFiteF*F:X ) U FjOuenSE ES.O p erSees .exe 2-3,2erf the University oUp&nSeies ：System For* EambhqiRaJkePacific EFhcjuiEninwimRGWETh Ctpyr-isfht 1999,2000 The Regents A11 Bights Heserved (GopyrisihV and Disc La inter E http ；/www .haiNkOpe

30、nS&es _小技巧：可能由于Tel Editor（下文将介绍）是绿色软件，系统默认并没有把tel 文件和 TelEditor 关联起来，而且一般也没有建立tel 文件的其它关联方式，所以如果直接双击tel 文欢迎下载18件不仅无法打开它，还会弹出错误提示对话框（提示无法识别该tel 文件头几行）！如果你想实现双击 tel 文件调用 Tel Editor 进行编辑的话，可以自行更改文件关联。具体操作就是欢迎下载19在任意一个 tel 文件上右击，选择打开方式，然后通过“浏览”找到TclEditor.exe这个可执行文件（一般应该是在下），并勾上始终用该程序打开此类文件选项,确认。以下大致总结下

31、自行摸索的Open SEES一般编程规律、技巧。关于这次作业具体的心得在这篇博文里：OpenSEES自学笔记（二）（两篇写一起既乱且长。）Open SEES解题一般规律、技巧总结单位OpenSEES 中是可以用公制单位（ N,m ）的（而并不是像某些文章中说的“OpenSees 默认为英制单位”）。实际上我认为OpenSEES 中并没有什么默认单位，只要编程者自己保持单位一致就行；这点类似于SAP2000 的风格。建模顺序做事要讲究顺序， OpenSEES 建模亦如是：必须先定义材料才能离散截面（因为离散截面时要对所划分的截面指定材料属性）。与之类似的，必须先定义（离散）截面，才能定义非线性梁柱单元（因为定义非线性梁柱单元时要指定单元截面）。关于 BandSPD 求解方式欢迎下载20官网关于 BandSPD 方程形式的评价：This is a good choice for most small siz