【STKO/OpenSEES]结果后处理& 支撑结构的模拟

Hi, 大家好。很久没有和大家进行STKO 分享了。其实，已经分享的视频教程我觉得已经相对系统帮助大家入门， 像abaqus 和ansys那样利用STKO解决一些问题。当然，Angus也期待更多关于STKO的中文资料出现，更够更好的建立一个学习生态。但无奈，诸事繁多，劳心劳神，无暇顾及。前几个月，疲于奔命于试验，未做的事情是接踵而至。当然我会尽我的努力带来更多的小案例模型，来更好的帮助小白入门，对于那些已经有了一定的有限元软件使用经验的同学，我相信现有的资料已经绰绰有余了。

今天给大家带来的是关于STKO 纤维单元后处理结果的提取，并捎带介绍OpenSEES 建立钢结构支撑结构的建模方法,见文末视频教程。

其实我们知道，OpenSEES软件之所以流行除了其较高的求解效率，也得益于汇集百家之长的材料单元库，尤其材料-截面-单元的顺畅切换。举个例子，我们可以将steel 01,作为材料性质输入给截面，此时材料的行为是strian/stress, 此外我们也可以将该材料作为一个可以描述宏观构件的行为的弹簧去直接模拟一个构件，此时材料的单位是 Force(moment)/ displacment( rotation). 自然我们也想到，灵活运用弹簧可以大大帮助我们处理好边界。今天给大家介绍的是STKO 集成的一个单元hingebeam 单元，以下我以一个二维状态的case 进行说明。STKO 中的hingebeam 单元的示意图如下图所示（在视频中，我可能表达的不是很清楚），一个2D的hingebeam单元由中间单元和两侧的组合零长度单元组成，其中每个组合的零长度单元又由三个零长度单元构成，如此我们可以通过设置每侧的零长度单元的刚度，就可以设置该单元的边界，比如铰接或者刚结。例如对于铰接，我们设定ux,uy 的轴向刚度无穷大，而rz 为0既可以实现单元的铰接。通过此方法，我们可以实现半刚接，刚结等等的。其实很多边界的本质就是自由度的约束，这在本质上等效于EqualDOF 或者rigidLink 命令。  

采用上述的方法，我们建立了一个带有自复位支撑的框架，如下图所示。在视频中我们也演示了建模的是否和我们预期的响应一致。

最后讲讲为什么我们还需要利用代码进行STKO/OpenSEES。Angus 认为任何软件都是代码和GUI 的结合体，自然也包括STKO/OpenSEES。如果我们想要更好掌握，就需要在一定程度上掌握其内在的开发机理，这可以帮助我们更加高效的解决问题。比如，1）软件目前的材料单元库，没有我们想要的本构，除了通过将现有的材料组合外，我们可以通过少量的代码介入，改动现有的接近材料实现我们想要的本构，这其实和abaqus 的Umat 是一样的. 2) 大量的复杂对象参数分析。可以想想，如果我们的对象是复杂的研究对象，用代码直接建模势必效率较低，如果GUI 可以帮助我们生成大量的原始代码，我们在此基础上进行参数化修改，自然是更好的选择。所以这也是Angus 建议，如果想要长期使用一个软件，一定要有一定的钻研。

说了很多，似乎讲了又似乎啥也没说，科研有时候无聊，也许我们更无聊。有时面对研究中的难点我们很无力,在那个时候,请记住走出office 去跑个步，打个球，短暂的忘记也是好的。

送给大家儿童节的一颗小红花

Angus 

29.05.2023