【OpenSEES教程】RigidLink 多点约束注意事项&再见2023

hi，大家好，这是Angus。2023在悄无声息中已接近尾声，明天睁开眼就是2024年了。回顾2023，我们是否会问自己几个问题，这一年你的体验感如何？工作是否顺遂？，身体是否健康？，曾经坚持的习惯是否还在持续？2023，Angus 完成了博士阶段的所有试验工作，回想去读博伊始，一切如昨天，往事历历在目。当然OpenSEES抗震笔记公 众号也成长了一岁，今年的由于试验任务的繁重，更新的频率有所放缓，但依然感谢各位朋友的不离不弃。

站在2023的最末端，想说的话有太多，但又不知道从何说起，就不再喋喋不休，用一篇推文代替所有的问候，，再见2023， 您好2024！！！

今天Angus 想要分享的是关于opensees 一个常见的多点约束方式（mp), 即刚性连接rigidlink，根据约束自由度的方式不同，分为rigid beam and rigid bar, 前者约束平动自由度，后者则平动和转动自由度都约束。

首先看下opensess 官方对rigidlink 有几点注意事项，如下：

不过在使用opensees用户，很少有人仔细阅读这些注意事项并会花时间去理解这背后的原理。所以在使用的时候可能会出现各类的问题， 比如想要用这个rigidbar 构建刚性楼板假定，即对某一个平动自由度进行约束。在开始之前，如果各位想要了解更多，也可以参考下Prof. Michael scott 对rigidbar 的建议（不推荐使用rigidbar)，详见网址(或者google 直接搜索 a rigid bar walks into a bar)。 

那么这个推文带大家清楚地理解下rigidbar?

本质上认识到这一点就足够了： rigidbar 无法实现单一平动自由度约束，而是约束模型内主从点所有平动自由度。如果你仅需要约束模型中主从点轴向刚度无穷大，而不影响抗弯刚度，则放弃使用rigidbar. 换句话说，主从点平动自由度是耦合约束的。为了避免这个问题，可以使用equalDOF 可以解耦平动自由度耦合约束的影响（仔细看官网注意第四点就是这个意思。为了形象地表达各类多点约束的内在约束关系，详见下图示意。

Rigid bar

Rigid beam

EqualDOF

案例分析：

一个很简单的案例分析下以说明上述情况，如果建模不细心或者不了解某些约束背后的细节，很容易出错，尽管的计算是有结果的，但是已经变成了不同边界的模型问题，和你预期的模型可能不太一致，这也是使用opensees 很容易出现的失误。几何模型如下, 杆件AB悬臂， 和BC 铰接，C点是滑动支座，且受向下竖向力

通过简单的受力分析，我们知道，这个结构的受力的变形如下图所示。

我们模拟一种情况，我们使用rigidbar 耦合BC杆的轴向刚度，就像我们考虑刚性楼板在面内无穷刚那样。注意模型中的BC杆是二力杆，轴向刚度应该足够大了。如果我们进一步使用rigidbar 提高其轴向刚度，其变形模式应该与前者类似，但是我们得到的是如下的：

相信各位如果读完此图文，应该知道这里面的原因是什么？通过此简单的案例想要说明的问题是：opensees 不是一个很简单的软件，需要足够的细心，因为尽管有时候分析过程看似没有问题，其实模型中在不经意间就已经过约束了，所以很多人说为什么我做出来的模型，和abaqus 模态对不上，其实没人能回答这个问题，谁知道呢？一个简单的模型一处细节处理不当，都可能导致模型的受理机制发生根本变化，又何况复杂的结构呢？

最后我的建议和Prof. Scott一样，不推荐使用rigidbar。

再见2023， 您好2024！！！

12.31.2023

Angus Zhang