基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法研究

摘要

子结构拟动力试验仅将结构中易于破坏的、非线性强的部分取出作为试验子结构进行实验室加载，而将剩下的部分作为数值子结构利用计算机进行计算，可以有效降低试验对加载设备的要求。而引入有限元软件代替研究人员自主开发的程序计算数值子结构可以有效提高试验的精度及通用性。
　　ABAQUS是一款大型通用有限元软件，在结构工程、岩土工程等领域均有广泛的应用，同时提供了基于Python语言的二次开发接口。本文主要研究基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法和程序开发，并利用该软件的二次开发接口实现数据通信，通过子结构拟动力试验验证该方法的有效性和通用性。
　　本文探讨了子结构拟动力试验的基本原理及相关重点问题，如数值积分算法、数据通信机制和误差来源等。在此基础上，详细介绍了基于ABAQUS的子结构拟动力试验程序的开发，具体内容包括重启动分析、利用socket通讯机制实现ABAQUS与外界的数据交换、读取odb文件数据、用Python语言修改模型边界条件和后处理等。
　　针对以往数值子结构计算程序通用性不足的问题，本文提出了将程序模块化的方法，将实现不同功能的代码放在不同的模块中，可以显著提高其可读性和可拓展性。同时，提供了将程序转换成COM类的方法便于日后其他计算机语言编写的程序调用。另外对目前主要的基于OpenSEES的子结构拟动力试验方法原理进行了阐述，并探讨了两种方法的异同。
　　本文通过对一栋两层单跨框架结构进行虚拟试验验证了基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法的可行性，并通过修改结构参数、子结构位置和边界条件验证该方法对类似的框架结构具有通用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 课题研究背景

1．3 国内外研究概况

1．3．1 网络协同拟动力试验研究概况

1．3．2 基于有限元的子结构拟动力试验研究概况

1．4 本文研究的主要内容

第2章 子结构拟动力试验方法

2．1 引言

2．2 子结构拟动力试验原理

2．3 阻尼

2．4 数值积分方法

2．4．1 显式积分方法

2．4．2 隐式积分方法

2．4．3 组合数值积分方法

2．4．4 p2p混合试验方法

2．5 socket数据通讯

2．6 误差来源与控制

2．7 本章小结

第3章 基于有限元软件的子结构拟动力试验方法

3．1 引言

3．2 ABAQUS建模分析及二次开发

3．3 子结构拟动力试验在ABAQUS中的实现

3．3．1 在ABAQUS中实现网络通讯

3．3．2 重启动分析

3．3．3 初值问题

3．3．4 数值子结构边界条件的读取

3．3．5 后处理

3．3．6 脚本程序的模块化

3．3．7 COM技术

3．4 OpenSEES通讯接口

3．4．1 在OpenSEES中实现网络通讯

3．4．2 OpenSEES中的重启动分析

3．4．3 OpenSEES中边界条件的处理

3．5 本章小结

第4章 基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法验证

4．1 引言

4．2 可行性验证

4．3 通用性验证

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的学术论文目录