OpenSEES材料库单元库资料
opensees中concrete02材料
在结构工程领域中，使用适当的材料模型和性能参数对混凝土进行建模是非常重要的。
在OpenSees中，混凝土材料被广泛应用，并且有许多不同的材料模型可以选择。
其中，concrete02材料模型是一个常用的模型，它可以在有限元分析中对混凝土进行准确的力学行为描述。
让我们来了解一下concrete02材料模型的基本原理和参数设置。
在使用concrete02材料模型时，需要确定一些重要的参数，包括混凝土的强度、韧性、抗拉强度等。
这些参数的选择直接影响到模型的准确性和可靠性。
在使用concrete02材料模型时，需要对混凝土的材料性能进行全面评估，以确保模型的准确性。
对于混凝土的材料性能评估，可以从多个角度进行考虑。
首先是混凝土的强度参数，包括抗压强度、拉伸强度等。
这些参数可以通过试验或者经验公式来确定，通常需要根据具体情况进行调整和修正。
其次是混凝土的韧性参数，包括应力-应变曲线的形状、极限应变等。
这些参数直接影响到混凝土在受力过程中的变形和破坏行为。
最后是混凝土的抗拉强度参数，这一参数对于混凝土在受拉破坏过程中的行为具有重要影响。
在实际工程中，使用concrete02材料模型需要注意一些关键的问题。
首先是参数的选择和确定，需要充分考虑混凝土的实际材料性能和受力情况，以确保模型的准确性。
其次是模型的适用范围，concrete02材料模型适用于大多数混凝土结构的分析，但在一些特殊情况下可能需要使用其他模型来进行建模。
最后是模型参数的调整和修正，通常需要根据试验数据和实际情况对模型参数进行修正，以确保模型的适用性。
混凝土是结构工程中常用的材料，而concrete02材料模型是对混凝土进行建模的重要工具。
在使用concrete02材料模型时，需要对混凝土的材料性能进行全面评估，确定合适的模型参数，并根据实际情况进行调整和修正，以确保模型的准确性和可靠性。
也需要注意模型的适用范围和参数调整的问题，以确保模型在工程实践中的有效性和可靠性。
opensers纤维梁单元的用途
OpenSees 是一个开源的、基于对象的、用于模拟和分析结构系统的软件框架，它主要用于地震工程和结构工程领域。
在OpenSees 中，纤维梁单元（Fiber Beam Column Element）是一种常用的单元类型，它用于模拟梁和柱等结构元件的行为。
纤维梁单元的用途包括但不限于以下几点：
1. 非线性分析：
- 纤维梁单元可以模拟结构在极端载荷（如地震作用）下的非线性响应，包括塑性变形和破坏。
2. 材料特性：
- 通过定义不同类型的纤维（如混凝土纤维、钢筋纤维等），可以模拟不同材料的应力-应变关系，包括弹性、塑性和断裂行为。
3. 截面特性：
- 纤维梁单元可以模拟复杂截面的几何形状和材料分布，从而更准确地计算结构的受力性能。
4. 结构优化：
- 使用纤维梁单元可以进行结构优化设计，通过调整截面尺寸、材料性质等因素来提高结构的性能。
5. 地震响应分析：
- 在地震工程中，纤维梁单元可以用来模拟结构在地震作用下的响应，帮助工程师评估结构的抗震性能。
6. 破坏分析：
- 纤维梁单元能够模拟结构的破坏过程，包括裂缝的发展和材料的失效，这对于评估结构的耐久性和安全性至关重要。
7. 复杂结构模拟：
- 对于复杂的结构系统，如高层建筑、桥梁和核电站等，纤维梁单元可以提供高精度的模拟结果。
8. 教育与培训：
- 纤维梁单元也可以用于教育和培训，帮助学生和工程师理解结构分析的基本原理和实践。
OpenSees 中的纤维梁单元是一个强大的工具，它可以在结构分析和设计中模拟复杂的几何形状、材料特性和加载条件，为工程决策提供科学依据。
2019年整理OpenSEES材料库单元库资料
OPENSEESOpensees模型OpenSEES中有限元对象被划分成更多的子对象，其中包括节点对象、材料对象、截面对象、单元对象、荷载对象和约束对象等，并且为其子对象提供了多种不同的选择，包括不同的材料类型，截面形式，荷载模式以及约束方式等，再由它们组合成为有限元模型对象。
在程序中建立子对象的命令主要有：Node、Mass、Material、Section、Element、LoadPattern、TimeSeries、Transformation、Block和Constraint等等。
通过上述命令，我们可以分别确定对象中各节点的位置、节点集中质量、材料本构关系、截面恢复力模型、单元类型、外加荷载模式、几何坐标转换类型和约束形式等。
这些命令构建了有限元模型相应的子对象，由这些子对象组合构成有限元模型对象ModelBuilder。
纤维模型纤维模型是指将纤维截面赋予梁柱构件(即定义构件的每一截面为纤维截面)，纤维截面是将构件截面划分成很多小纤维（包括钢筋纤维和混凝土纤维）对每一根纤维只考虑它的轴向本构关系，且各个纤维可以定义不同的本构关系。
纤维模型假定构件的截面在变形过程中始终保持为平面，这样只要知道构件截面的弯曲应变和轴向应变就可以得到截面每一根纤维的应变，从而可以计算得到截面的刚度。
纤维模型能很好的模拟构件的弯曲变形和轴向变形，但不能模拟构件的剪切非线性和扭曲非线性。
构件零长度构件可以赋予零长度构件BARSLIPMaterial（这种材料的本构关系可以精确模拟循环加载时在构件节点处由于钢筋的滑移和混凝土的开裂所引起的构件的刚度退化和强度退化现象）来模拟构件节点处的变形，另外用Bond-SP01Material可以模拟节点处钢筋的应力渗透现象（节点处钢筋还没有整体滑移）所引起的构件的强度和刚度变化。
OPENSEES中零长度构件虽然在建模时是零长度，但在计算这种构件变形时却是取其长度为单位长度。
计算时将零长度截面的弯曲曲率乘以1得到构件的弯曲变形。
OpenSEES重点笔记
1、利用零长单元模拟阻尼，uniaxialMaterial Elastic 1 6.8098e6;uniaxialMaterial Viscous 2 3.24e5 1;uniaxialMaterial Parallel 3 3 5;element zeroLength 1 $iNode $jNode -mat 3 -dir 1;通常有两种方式：（1）truss element and viscous material.（桁架单元和阻尼材料）（2）force-based beam-column element and Maxwell material（基于力的梁柱单元和Maxwell 材料）。
－、如何运行OpenSEES有三种方法可以执行OpenSees/Tcl命令：1、interactive交互式直接将命令输入Prompt。
2、执行文件输入这种方法是最常用的一种，以source inputfile.tcl方式执行已写好的外部命令文件。
3、Batch模式即以Opensees inputFile.tcl方式在MS－DOS/Unix promt中运行。
二、定义单位和常数在编写一个较大的Opensees命令时。
最好先定义好单位及常数。
在Opensees中，编译器不能自行转换单位。
所以一开始就要先定义好。
单位定义包括两部分：首先定义基本单位；再定义合成单位。
其中基本单位要相互独立。
同时，在定义单位时，既可以按国际公制单位，也可以按私制单位。
因些在单位定义文件中可能是混合的。
我个人建议，还是采用国际公制单位较好。
像国外常用英制单位。
很不习惯。
对于一些常数，如 和g等常数要事先定义好。
在定义这些单位时所用的命令是“set”。
三、生成Matlab命令Matlab是后处理最常用的工具，通过Tcl脚本语言可以得到Matlab命令文件。
同时保证相同的分析参数。
如下例：四、定义Tcl命令的方法这种方法是从Tcl语言获得的工具，他是一种广义上的函数或者子程序协议。
opensees中concrete02材料
opensees中concrete02材料（原创版）目录1.OpenSees 简介2.Concrete02 材料的特点3.OpenSees 中 Concrete02 材料的应用4.总结正文1.OpenSees 简介OpenSees 是一款开源的、跨平台的地震工程模拟软件，广泛应用于结构动力学、地震工程等领域。
该软件提供了一个高级的图形用户界面，用户可以方便地定义模型、施加边界条件、求解和可视化结果。
OpenSees 采用有限元方法进行结构分析，可以模拟各种复杂的结构和场地条件。
2.Concrete02 材料的特点Concrete02 是 OpenSees 中一种常用的混凝土材料模型。
该模型考虑了混凝土的非线性弹性特性，包括应变硬化和应变软化。
Concrete02 模型还考虑了混凝土的徐变效应和温度影响，可以更准确地模拟混凝土在不同工况下的性能。
3.OpenSees 中 Concrete02 材料的应用在 OpenSees 中，用户可以通过定义材料属性和边界条件来应用Concrete02 模型。
对于混凝土结构，用户需要首先创建一个混凝土单元，并在单元的属性中设置 Concrete02 模型的相关参数，如弹性模量、泊松比等。
然后，用户可以添加其他类型的单元，如钢筋、节点等，组成一个完整的结构模型。
在施加边界条件和求解过程中，OpenSees 会自动应用Concrete02 模型进行计算。
4.总结OpenSees 是一款功能强大的地震工程模拟软件，支持多种材料模型和求解方法。
Concrete02 是其中一种常用的混凝土材料模型，可以模拟混凝土的非线性弹性特性和徐变效应。
OpenSEES材料库单元库资料
OpenSEES材料库单元库资料OPENSEESOpensees模型OpenSEES中有限元对象被划分成更多的子对象，其中包括节点对象、材料对象、截面对象、单元对象、荷载对象和约束对象等，并且为其子对象提供了多种不同的选择，包括不同的材料类型，截面形式，荷载模式以及约束方式等，再由它们组合成为有限元模型对象。
在程序中建立子对象的命令主要有：Node、Mass、Material、Section、Element、LoadPattern、TimeSeries、Transformation、Block和Constraint等等。
通过上述命令，我们可以分别确定对象中各节点的位置、节点集中质量、材料本构关系、截面恢复力模型、单元类型、外加荷载模式、几何坐标转换类型和约束形式等。
这些命令构建了有限元模型相应的子对象，由这些子对象组合构成有限元模型对象ModelBuilder。
纤维模型纤维模型是指将纤维截面赋予梁柱构件(即定义构件的每一截面为纤维截面)，纤维截面是将构件截面划分成很多小纤维（包括钢筋纤维和混凝土纤维）对每一根纤维只考虑它的轴向本构关系，且各个纤维可以定义不同的本构关系。
纤维模型假定构件的截面在变形过程中始终保持为平面，这样只要知道构件截面的弯曲应变和轴向应变就可以得到截面每一根纤维的应变，从而可以计算得到截面的刚度。
纤维模型能很好的模拟构件的弯曲变形和轴向变形，但不能模拟构件的剪切非线性和扭曲非线性。
构件零长度构件可以赋予零长度构件BARSLIPMaterial（这种材料的本构关系可以精确模拟循环加载时在构件节点处由于钢筋的滑移和混凝土的开裂所引起的构件的刚度退化和强度退化现象）来模拟构件节点处的变形，另外用Bond-SP01Material可以模拟节点处钢筋的应力渗透现象（节点处钢筋还没有整体滑移）所引起的构件的强度和刚度变化。
OPENSEES中零长度构件虽然在建模时是零长度，但在计算这种构件变形时却是取其长度为单位长度。
基于OpenSees的二维黏弹性边界单元开发及应用
基于OpenSees的二维黏弹性边界单元开发及应用高毅超;刘阳;梅真【摘要】A two-dimensional (2D) viscoelastic boundary element, VS2D2Bar, was developed based on the open source finite element package OpenSees. The applicability of the 2D viscoelastic boundary element was verified with a numerical example, and it was applied to the seismic response analysis of a gravity dam. Numerical results demonstrate that the peak dynamic response of the dam body according to the viscoelastic boundary element model greatly decreases in contrast to that obtained from the massless foundation model with fixed boundary conditions. As a result, the radiation damping effect of the infinite foundation should be considered in seismic response analysis of gravity dams. The results also show that OpenSees is applicable to the seismic response analysis of gravity dams. With a high efficiency in programming and debugging, OpenSees can be easily extended to the static and dynamic analysis of complex hydraulic structures.%基于有限元开源软件OpenSees开发了二维黏弹性边界单元VS2D2Bar,采用数值算例验证了该二维黏弹性边界单元在程序实现上的正确性,并将其应用于重力坝地震响应分析。
opensees总结
opensees总结1、定义梁柱单元局部坐标轴的命令流为：geomTransf Linear $transfTag $vecxzX $vecxzY $vecxzZ其中，$transfTag 代表局部坐标轴矢量的编号，$vecxzX $vecxzY $vecxzZ 表示局部坐标轴的方向矢量值。
2、OPENSEES 的刚性隔板假定命令流格式为：rigidDiaphragm $perpDirn $masterNodeTag $slaveNodeTag1 $slaveNodeTag2 ...其中，$perpDirn 表示刚性隔板的方法，如实例中楼板的刚性隔板的平移方向为U1（X 方向）与U2（Y 方向），即1-2 平面，该值应为3。
$masterNodeTag 为主结点，$slaveNodeTag1 为从结点。
主结点一般为刚性隔板刚心。
实例中：rigidDiaphragm 3 35 2，表示刚性隔板平动方向为1-2 平面，刚心主节点为35 点，2号结点为从结点。
3、弹性梁柱单元的命令流：element elasticBeamColumn $eleTag $iNode $jNode $A $E $G $J $Iy $Iz $transfTag需要提供截面的截面积A、截面Y 轴惯性矩Iy，截面Z 轴惯性矩Iz，截面扭转矩，截面材料的弹性模量E 及剪切模量G。
其中：$transfTag 与$eleT ag 是一致的，表示一个单元有自已特定的坐标轴向量，为了编程的方便。
陈：例题三4、非线性材料模型的定义(1)uniaxialMaterial Steel01 1 335 200000 0.00001表示，钢筋的屈服强度为335MPa，弹性模量为200000MPa，硬化系数为0.00001，即屈服平台基本上为水平段。
将混凝土材料本构C40 改为非线性混凝土本构【Concrete01】，命令流如下：(2)uniaxialMaterial Concrete01 2 -26.8 -0.002 -10 -0.0033材料参数意见参考图所示。
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OPENSEESOpensees模型OpenSEES中有限元对象被划分成更多的子对象，其中包括节点对象、材料对象、截面对象、单元对象、荷载对象和约束对象等，并且为其子对象提供了多种不同的选择，包括不同的材料类型，截面形式，荷载模式以及约束方式等，再由它们组合成为有限元模型对象。
在程序中建立子对象的命令主要有：Node、Mass、Material、Section、Element、LoadPattern、TimeSeries、Transformation、Block和Constraint等等。
通过上述命令，我们可以分别确定对象中各节点的位置、节点集中质量、材料本构关系、截面恢复力模型、单元类型、外加荷载模式、几何坐标转换类型和约束形式等。
这些命令构建了有限元模型相应的子对象，由这些子对象组合构成有限元模型对象ModelBuilder。
纤维模型纤维模型是指将纤维截面赋予梁柱构件(即定义构件的每一截面为纤维截面)，纤维截面是将构件截面划分成很多小纤维（包括钢筋纤维和混凝土纤维）对每一根纤维只考虑它的轴向本构关系，且各个纤维可以定义不同的本构关系。
纤维模型假定构件的截面在变形过程中始终保持为平面，这样只要知道构件截面的弯曲应变和轴向应变就可以得到截面每一根纤维的应变，从而可以计算得到截面的刚度。
纤维模型能很好的模拟构件的弯曲变形和轴向变形，但不能模拟构件的剪切非线性和扭曲非线性。
构件零长度构件可以赋予零长度构件BARSLIPMaterial（这种材料的本构关系可以精确模拟循环加载时在构件节点处由于钢筋的滑移和混凝土的开裂所引起的构件的刚度退化和强度退化现象）来模拟构件节点处的变形，另外用Bond-SP01Material可以模拟节点处钢筋的应力渗透现象（节点处钢筋还没有整体滑移）所引起的构件的强度和刚度变化。
OPENSEES中零长度构件虽然在建模时是零长度，但在计算这种构件变形时却是取其长度为单位长度。
计算时将零长度截面的弯曲曲率乘以1得到构件的弯曲变形。
梁柱构件建模时核心区混凝土轴心抗压强度增大百分之40，以考虑箍筋对核心混凝土的强度和延性的增加。
或者取柱构件受约束混凝土的强度增加系数K=1.2[3]；剪力墙基于纤维截面来模拟，定义一种专门用来模拟构件截面剪切应变的材料，将此材料组合到纤维截面中，组合截面的应变为纤维截面应变与剪切材料应变的叠加，将构件的剪切柔度矩阵与构件的弯曲和轴向柔度矩阵叠加就可以求得构件考虑剪切变形的柔度矩阵。
因为纤维模型的求解是基于平面假设,而剪力墙构件变形很大时其截面显然不会保持平面，所以还是有一定的误差。
HystereticMaterial模拟构件截面剪切变形的应力-应变关系。
通过减小钢筋的屈服后刚度模拟实际情况。
（实际构件在变形时并不是平截面假定，如果按照同等位移的话，那么将会增加约束，使结构偏小。
）抵消由于平面假设所引起的刚度增加。
经过试验与计算结构的比较，认为将构件截面钢筋纤维屈服后刚度降低百分之30～40时，计算结果与试验结果符合的较好。
[2]材料的本构关系OpenSEES提供了单轴受力材料和多轴受力材料供使用者选择，考虑论文主要涉及到结构平面问题，这里仅对单轴应力状态的钢筋本构和混凝土本构进行介绍。
OpenSEES中为单轴受力材料提供了丰富的对象：弹性材料、理想弹塑性材料、强化材料、滞回材料、粘滞材料、混凝土材料、钢筋材料、Fedeas材料，等等。
单轴受力材料中混凝土和钢筋的本构关系是目前研究的最为成熟和最为充分的一类。
钢筋本构模型OpenSEES程序中钢筋的应力应变关系采用由Menegotto和Pinto建议，并经Filippou等人修正，能够考虑等向应变硬化影响的本构模型。
该本构模型采用应变的显函数表达形式，不仅在计算上非常有效率，而且保持了与钢筋反复加载试验结果的非常好的一致性，可以反映包辛格效应（反向加载，弹性极限下降明显）。
混凝土本构模型混凝土模型如图 2.2、图2.3所示，混凝土受压的滞回曲线采用Scott-Kent-Park模型[42][43]，该模型通过修正混凝土材料受压时的峰值应力应变和软化段的斜率来考虑混凝土中横向箍筋的约束影响，修正后的本构模型在简化和精确之间达到了较好的平衡。
其调用名为Concrete02。
OpenSEES中还提供了不考虑混凝土受拉的本构模型（Concrete01）和考虑材料拉伸强化的两种混凝土模型（Concrete03）。
截面恢复力模型截面恢复力模型按照建模的细化程度主要可以分为基于构件、基于截面和基于材料的恢复力模型三类。
在OpenSEES中直接提供的常规截面恢复力模型主要有弹性恢复力模型、理想弹塑性恢复力模型、两折线强化恢复力模型和滞回恢复力模型，通过定义材料类及材料类派生类对象来完成对积分控制点处截面恢复力模型的定义。
如通过建立ElasticSection2d()，SectionAggregator()等类的对象来定义弹性截面恢复力模型和对组合两种或两种以上的截面恢复力模型。
如图 2.4所示设置截面和确定截面恢复力模型。
OpenSEES将单元沿纵向划分成若干离散的单元，各个单元依靠积分控制点（integration points）组装成梁柱单元。
OpenSEES为位于截面处的积分控制点提供Gauss-Legendre和Gauss-Lobatto等数值积分方法。
通过数值积分方法得到整个构件的刚度。
众所周知，构件的弹塑性变形往往集中于构件端部截面。
OpenSEES提供的Gauss-Legendre数值积分方法对结构构件非线性变形的模拟，只能随着积分控制点的增加才能逐渐接近单元端部截面，因此积分点数目的选择将直接影响该方法对构件弹塑性变形模拟的精确度；而Gauss-Lobatto数值积分方法始终保持两个积分控制点在单元的端部截面处[44]，因此使用该方法能够更加有效的模拟构件的非线性行为。
当划分的纤维数目达到一定水平之后，数值积分产生的误差将不再显著。
对于平面问题中的矩形截面分析，纤维数目达到40就可以达到足够的精度[45]。
opensees中的单元问题单元类型OpenSEES程序提供了多种单元分析模型，如实体模型和杆系模型，实体模型中包括二维实体模型和三维实体模型，如平面多节点实体模型、多节点空间实体模型等；OpenSEES中杆系模型主要包括桁架单元Truss、零长度单元ZeroLength、弹性梁柱单元ElasticBeamColumn和非线性梁柱单元NonlinearBeamColumn。
本研究主要涉及三种非线性梁柱单元：NonlinearBeamColumn 单元、DispBeam-Column单元和BeamWith Hinges单元。
NonlinearBeamColumn和BeamWithHinges 单元是基于有限单元柔度法理论的，在编程过程中由建立Force Beam-Column类的子类来实现；DispBeamColumn单元基于有限单元刚度法理论。
这三种单元既能够用于考虑地震作用下结构整体分析，又能够用于构件本身的地震响应的考察。
以下将分别进行介绍。
基于有限单元柔度法理论。
允许刚度沿杆长变化，通过确定单元控制截面各自的截面抗力和截面刚度矩阵,按照Gauss-Lobatto积分方法沿杆长积分计算出整个单元的抗力与切线刚度矩阵。
1. Nonlinear BeamColumnNonlinearBeamColumn单元允许刚度沿杆件长度变化，通过确定单元控制截面的各截面抗力和截面刚度，按照Gauss-Lobatto积分方法计算单元抗力和刚度。
可以设置多个积分控制点来适当提高精度。
实际编程过程中，对于二维结构分析，由BeamIntegration、ForceBeamColumn2d 相互协作完成。
如通过建立BeamIntegration的子类对象LobattoBeamIntegration设置积分方法和考虑构件非线性，再建立ForceBeamColumn2d类的实例完成该单元的建立。
基于有限单元刚度法理论。
允许刚度沿杆长变化，按照Gauss -Legendre积分方法沿杆长积分计算出整个单元的抗力与切线刚度矩阵。
Displacement - BasedBeam- Column单元对于截面软化行为，构件反应由遭受软化行为的单元长度控制，为保证计算结果的精确性，一般需要将构件离散为更多的单元，而截面层次的反应与构件的单元离散数无关，可以较为准确地反应截面的软化行为。
建议一根构件划分为5个单元，单元内使用4个截面积分点，截面上使用6*6的纤维积分点。
2. Displacement – Based BeamColumnDispBeamColumn单元允许刚度沿杆件长度变化，通过节点位移计算得到单元的端部位移，进而求得截面的变形，再根据截面恢复力关系得到相应的截面抗力和刚度，再按照Gauss-Legendre 积分方法得到单元内力和刚度。
可以通过增加积分控制点提高计算精度。
实际编程过程中，对于二维结构分析，由BeamIntegration、DispBeamColumn2d相互协作完成。
如通过建立BeamIntegration的子类对象LegendreBeamIntegration设置积分方法和考虑构件非线性，再建立DispBeamColumn2d类的实例完成该单元的建立。
3. Beam With Hinges基于有限单元柔度法理论。
假定单元的非弹性变形集中在构件的两端，在杆件端部设置2个积分控制截面,并设定恰当的塑性铰长度，按照Gauss - Radau积分方法沿塑性铰长度积分来模拟构件和整体结构的非线性反应特点，而杆件中部的区段仍保持弹性。
L P塑性铰长度。
通过对BeamWithHinges单元的积分方法进行修正，保证塑性铰区只存在一个积分点，BeamWithHinges单元对于截面软化行为可以在单元层次和截面层次准确地进行描述。
[1]建议预设合理的塑性铰长度，截面上使用6*6的纤维积分点。
单元假定非线性变形集中在构件两端，沿杆长在杆件两端设置积分控制截面和塑性较长，按照Gauss-Radau积分方法沿塑性铰长积分，模拟构件和整体结构的非线性行为，杆件中间保持弹性。
实际编程过程中，对于二维结构分析，由BeamIntegration、ForceBeamColumn2d相互协作完成。
如通过建立BeamIntegration的子类对象的实例HingeRadauBeamIntegration(double lpI,double lpJ)设置积分方法和两端塑性铰长度，再建立ForceBeamColumn2d类的实例完成该单元的建立。
单元参数问题积分点数目单个构件为3~5个，杆件两端设置2个，中间均布2~3个。