NASM-多自由度系统的非线性时程分析软件

多自由度系统的非线性时程分析:NASM

NASM 是用于执行多自由度(MDOF)系统的非线性时间时程分析的非商业性Matlab GUI。求解算法是Newmark常加速度法,EHHT法、KR-α、中心差分法(CDM),FFAST,Gui-λ、SEE-α法,采用Newton-Raphson迭代(Chopra第4版,表16.3.3)进行求解。

简化模型

本构模型输入

本构模型可以有三种方式可供选择:线弹性模型,双线性模型,三线性模型,可以包括P-$\Delta$效应。模型的本构关系如图1-3所示。

结构模型输入

NASM 使用MDOF系统的剪切集中质量模型,其质量集中在端点(我们常说的糖葫芦串模型)。
用户通过.csv文件输入模型信息。
用户可以通过示例文件Model.csv进行模拟输入。

地震动输入

用户通过.csv文件输入要分析的地面运动记录及其比例因子。提供了此文件的示例以供参考。每个地面运动的名称在第一行,第二行输入计算的点数,第三行的时间步长($\Delta t$),第四行的比例因子和加速时间序列(以[g为单位] ])是从第五行到结尾。
如果第四行中指定的点数大于时间系列中的加速点数,则在记录末尾填充零以匹配指定的点数。例如,这对于正确估计残余变形特别有用。另一方面,如果第四行中指定的点数低于时间序列中的加速点数,则修改记录以匹配指定的点数。
NASM为用户提供两种选择:
1.按指定的比例因子分析每个地面运动;
2.缩放每个地面运动以获得导致崩溃的比例因子(在此选项中,忽略输入文件中指定的比例因子)。

GUI界面输入

NASM需要用户输入:
1.BuildingInformation 选取结构信息文件.csv;
2.Ground Motions 选择地震动信息文件.csv;
3.选取本构模型信息:包括linear、bilinear、trilinear三种本构模型,可以考虑P-Δ 效应;
4.选取合适的分析方法:AAM、CDM、EHHT、FFAST、MK-α、Gui-λ、SEE-α法,一共七种方法,接下来会更新更多的新方法,请期待后续……
5.选取振型阻尼比,阻尼采用瑞雷阻尼,请用户选取合适的振型及对应的阻尼比。

输出

  • 可视化输出

    NASM 提供了几种响应的可视化。它还能够在给定的地面运动下产生结构响应(Dis-time,ResForce-Dis)的视频。

  • 数据输出
    用户可以从NASM导出不同的输出:
    • 每个地面运动中每个楼层的位移,层间位移,层间位移比(IDR),残余层间位移,Residual IDR,绝对速度,层间速度,总加速度和层间恢复力的最大值和最小值数据
    • 绝对位移、层间位移、IDR和层间恢复力的时程数据
    • 导致崩溃的比例因子
    • 每种方法计算的时间。
      所有的计算结果均以.xlsx文件导出。

其他信息

MATLAB版本采用MATLABR2018B教育版。

第二次更新

为NASM程序添加了启动页面,运行NASM.m文件即可进行进入界面。欢迎各位提建议和对图标以及启动界面进行设计。

独立应用版本

standalone 版本更新完成。

Python脚本

开发中

参考文献

Newmark常加速度法:NEWMARK N M. A method of computation for structural dynamics[J]. Journal of th engineering mechanics division, 1959, 85(3): 67–69

EHHT-$\alpha$:本人基于HHT方法开发的一种新的双显示积分算法

KR-α:KOLAY C, RICLES J M. Development of a family of unconditionally stable explicit direc integration algorithms with controllable numerical energy dissipation[J]. Earthquak Engineering & Structural Dynamics, 2014, 43(9): 1361–1380.

中心差分法(CDM):Subbaraj K, Dokainish M. A survey of direct time-integration methods in computationa structural dynamics—II. Implicit methods. Computers & Structures, 1989, 32(6):1387–1401.

FFAST:Zheng M, Yuan Z, Tong Q, et al. A novel unconditionally stable explicit integration metho for finite element method. The Visual Computer, 2018, 34(5):721–733.

Gui-λ:桂耀. 一族双显式算法及其在实时耦联动力试验中的应用[Doctor Thesis]. 2014.

SEE-α法:Kolay C. Parametrically dissipative explicit direct integration algorithms for computationa and experimental structural dynamics. 2016.


Author 郭豪鑫
E-mail guohaoxin@hotmail.com

  目录