古泉-非线性土与结构相互作用体系的敏感性和可靠度分析

古泉厦门大学建筑与土木工程学院[e-mail]@ucsd.edu非线性土与结构相互作用体系的敏感性和可靠度分析报告提纲¾第一部分：OpenSees简介¾第二部分：土与结构相互作用体系可靠度分析OpenSees简介ƒOpenSees(OpenSystemforEarthquakeEngineeringSimulation)是一个基于C++的源代码公开的有限元程序，OpenSees是目前美国学术界广泛使用的地震工程模拟平台。ƒ这个程序是由太平洋地震研究中心PacificEarthquakeEngineeringResearchCenter(PEER)从1997年开始研发，以加州大学Berkeley分校牵头、近十所美国著名高校的教授和博士生、硕士生共同开发，代表美国美国学术界抗震研究最高水平的汇总。ƒOpenSees被NEESgrid选作结构模拟平台。和其他有限元相比，OpenSees的突出优点9源代码公开、学术界共同开发和共享代码、实现科研合作、持续集成最新成果9突出强非线性，包括非线性土和非线性结构，有针对强非线性开发的算法9基于C++面向对象的先进程序构架设计以及基于此构架先进的并行计算方法9敏感性可靠度和优化分析9高性能云计算能力，比如OpenScienceGrid、TerraGrid9由全世界范围教授和学生组成的OpenSees学术社区，有论坛、定期学术讨论、培训和问题交流，成果在维基百科上公布；9通过OpenFresco等技术，能够实现和其他系统的集成以及混合实验等OpenSees最近新增加模块(FromFrankMckenna)•A hysteresis model for high damping rubber bearings. M.Kikuchi(Hokkaido University, Japan) and I. Aiken (Seismic Isolation Design, Inc)•A number of stabilized single‐point integration elements for use in continuum models: SSP_Quad, SSP_Brick, SSPquad_UP, SSPbrick_UP, C McGann, P Mackenzie‐Heinwein, and P. Arduino, University of Washington. •New multi‐spring elements. M.Kikuchi(Hokkaido University, Japan) and I. Aiken (Seismic Isolation Design, Inc)•A new contact element. A. Zaghiand M.Cashany(University of Connecticut)•ElasticOrthotropicmaterial. (ElasticOrthotropic, ElasticOrthotropic3D) M. Scott (Oregon State)•Additional elastometricBearings elements (ElastomericBearing, ElastomericBearingBoucWen, ElastomericBearingPlasticity). A. Schellenberg(UC Berkeley)•SteelBRBQ.Gu(Xiamen University, P.R. China)•A number of deterioration models for use in modeling of structural frames using concentrated plasticity approach. ModIMKPeakOriented,ModIMKPeakPinching, BilinD.Lignos, McGill University, Canada•Damage2p, A concrete Damage Modelfor3d and plane stress problems, L.Tesser, Univ. Padua, Italy.•A cyclic elastopplasticitymodel for post‐liquefaction deformation, RuiWang, TsinghuaUniversity, P.R. China. •BeamContact2D, BeamContact3D, BeamEndContact3D C McGann, P Mackenzie‐Heinwein, and P. Arduino, University of Washington. •Triple Friction Pendulum Element , N. Dao and K. Ryan, University of Nevada ‐Reno. •CapPasticityQ.Gu(Xiamen University, P.R. China)•ManzariDafaliasND materials (3D, PlaneStrain) AlborzGhofraniand P.ArduinoOpenSees最近新增加模块(FromFrankMckenna)OpenSees用户分布OpenSees对学术界的贡献9OpenSees是服务于科研界的科研平台。基于此平台能够直接利用学术最前沿的成果，更易于实现学术创新。9目前基于此平台在美国已经培养出超过10位教授以及几十位博士生。9同时由于OpenSees社区的学术先进性，许多学术界新概念首先在OpenSees上被实现和验证，•PEER提出的基于性能的计算•PBEE风险评估框架•Hybrid混合实验等9基于OpenSees的很多科研成果已经被工程界广泛接受。9美国NEES将OpenSees作为其主要模拟平台，集中一批教授基于OpenSees做新的科研。•基于OpenSees模拟重大工程强震中的响应和破坏，•Tallbuildinginitiative项目中,一些学者正在研究超大规模结构的破坏、倒塌机理以及判别准则等。•建筑物抗风、抗火•土与结构相互作用，渗流计算等9目前国内重大研究计划拟将OpenSees作为主要科研集成平台。OpenSees模拟复杂的基础-土-结构-动力相互作用系统算例(fromProf.Elgamal)ReinforcingSteelUnconfinedconcreteConfinedconcrete0.61m2.13m0.61m0.61m0.61mNonlinearFiberBridgePier&FoundationPileCrossSectionsandnonlinearsoilmodelReinforcingsteelUnconfinedconcreteConfinedconcrete1.37mPEERHumboldtBayBridgeTestbed(330mlong,10mwide,12mhigh):(a)Elevationview(exaggeratedscalebyafactorof50)(b)Planview(exaggeratedscalebyafactorof150)DeformationofBridge,Foundations,andAbutmentsOpenSees简介ƒ网站:ƒ厦门大学建筑与土木工程学院链接：官方网站可靠度，敏感性和优化分析中面向对象的概念和编程方式和传统有限元不同theAlgorithm-solveCurrentStep();I.AnalysisModel*theAnaModel=this-getAnalysisModelPtr();IncrementalIntegrator*theIntegrator=this-getIncrementalIntegratorPtr();LinearSOE*theSOE=this-getLinearSOEptr();II.theIntegrator-formUnbalance(..);III.theTest-setEquiSolnAlgo(*this);intresult=theTest-start()Do{IV.theIntegrator-formTangent(tangent)V.theSOE-solve();VI.theIntegrator-update(theSOE-getX();VII.theIntegrator-formUnbalance()VIII.result=theTest-test();//referrightsideIX.this-record(count++);}while(result==-1)//i.e.,whilenotconverged;NewtonRaphson迭代算法nu1n1+u2n1+u3n1+un1n+1nδu2nδu3nδu1()n10dynT+−Kn=Ψ00n+1=Ψ00n+1−Ψ1nΔu2nΔu3nΔuΨu1n+1−Ψ2n+1−Ψextint()=−ΨFFuOpenSees的前后处理：TclƒTcl(ToolCommandLanguage)是基于字符的解释型语言，由JohnOusterhout(StanfordUniversity)开发.ƒTCL是一门强大的语言，并且容易使用。ƒOpenSees.exe是扩展了Tcl语言。ƒOpenSeesNavigator前后处理软件可以自动生成TCL2–ndf2OpenSees的前后处理可视化软件ƒDonap:清华大学软件学院，陈莉教授ƒOpenSeesNavigator:加拿大UBC，TonyYang教授ƒOpenSeesPL:用于桩土相互作用，UCSDElgamal教授ƒ边坡稳定模拟平台：哈工大，凌贤长教授和唐亮博士ƒETO:香港科进有限公司，陈学伟博士ƒ利用其他有限元前后处理界面：GID、Etabs、Marcƒ…国家自然科学基金中美合作项目(2013-2017)：重大工程地震灾变模拟系统——OpenSees的联合开发与应用JointdevelopmentofOpenSeesanditsapplicationsinearthquake-induceddisasterevolutionofcivilinfrastructuresOpenSees中美联合研发目标:将OpenSees做为重大工程地震灾变的主要模拟平台之一•李明楚（大连理工）•陈莉（清华大