基于OpenSees的鋼結構高等分析二次開發(fā).pdf

1、傳統的鋼結構設計方法包含兩個階段，即兩階段設計。第一階段：通過線彈性分析計算結構的內力；第二階段：將第一階段計算的內力用極限狀態(tài)理論相關方程進行截面驗算。傳統的設計方法存在著很大的缺陷，忽視了單獨構件和整體結構之間的協調性，而高等分析方法是通過一次精確的非線性分析，完備地描述結構與構件強度和穩(wěn)定性，同時考慮了幾何材料非線性及其他因素的影響，從而避免了對各個構件的強度進行驗算，它彌補了傳統設計方法的不足。因此高等分析設計方法更能真實的反映

2、結構的實際受力狀態(tài)。論文對桁架結構和鋼框架結構在應用高等分析方法時需考慮多種因素的單元展開了研究，并基于OpenSees進行了實現，為應用OpenSees對結構進行高等分析提供了可能。取得的主要研究成果如下：
　?。?）基于更新的拉格朗日增量理論，利用虛位移原理詳細推導了高階非線性桁架單元剛度矩陣。并在通用有限元程序OpenSees平臺上開發(fā)了高階非線性桁架單元，通過幾個數值算例驗證，所開發(fā)的桁架單元在進行桁架非線性分析時具有很高

3、的效率和精度。
　　（2）為了更好考慮桁架結構在循環(huán)荷載或者地震作用下的后屈曲行為，本文基于OpenSees平臺開發(fā)了EPB和IEPB材料本構模型。該本構模型能夠考慮受壓臨界應力以及加載應變歷史等。并通過幾個數值算例說明了不考慮后屈曲往往會過高地估計結構的承載能力，同時驗證了本文所開發(fā)的材料本構具有很高的計算精度，能很好的考慮桁架的后屈曲行為。
　?。?）基于梁柱理論，開發(fā)了考慮剪切變形的幾何非線性梁柱單元。在OpenSee

4、s的單元庫中增加了考慮剪切變形的幾何非線性梁柱單元，并用該單元和OpenSees的基于柔度的非線性梁柱單元對幾個數值算例進行了對比分析，分析結果表明：本文開發(fā)的幾何非線性梁柱單元具有更高的效率和計算精度。
　?。?）基于梁柱理論，在考慮剪切變形的幾何非線性梁柱單元的基礎上，考慮了材料非線性，并考慮了殘余應力、彎曲引起的剛度退化，開發(fā)了同時考慮幾何材料非線性的精細塑性鉸梁柱單元。通過幾個數值算例分析表明，用每根構件一個本文單元即可達