基于OpenSEES和ABAQUS有限元模型的剪力墙拟静力试验研究

为保证模拟精度并提高钢筋混凝土剪力墙有限元模型计算效率,分别采用ABAQUS软件和OpenSEES软件建立精细化和简化有限元模型,对1个足尺钢筋混凝土剪力墙试件拟静力试验进行数值模拟分析,从试验现象、破坏模式、裂缝发展趋势、应变、滞回曲线等方面进行对比验证。结果表明:在保证模拟精确度的前提下,ABAQUS精细化模型在裂缝发展、墙体损伤等方面与试验现象吻合较好,但模型计算时间较长;OpenSEES简化模型在滞回曲线方面模拟结果与试验结果吻合更好,误差在5%以内,并显著提高了计算效率。

大语言模型背景下融合OpenSees的“结构力学”教学改革研究

“结构力学”作为土木工程专业的核心基础课程,其教学改革尤为重要。传统教学中存在理论与实践脱节、教学方法单一等问题,本文提出了一种融合开源有限元软件OpenSees和人工智能技术的教学改革方案,通过引入现代教育技术,优化教学内容,改进教学方法,强化实践教学,旨在提升“结构力学”课程的教学效果,激发学生的学习兴趣,培养满足社会需求的复合型、应用型人才。实际教学案例验证了改革措施的有效性,为“结构力学”教学改革提供了新的实践路径。

OpenSees中混凝土本构模型用于模拟结构滞回性能的对比

对Open Sees软件提供的6种单轴混凝土本构模型的计算原理和参数取值进行了详细的归纳,并采用塑性铰单元和Reinforcing Steel材料模型分别与各混凝土本构模型结合建立有限元模型,对钢筋混凝土柱拟静力试验进行模拟分析。试验结果与模拟结果对比研究表明:Concrete02、Concrete03与Concrete07模型模拟结果基本一致,3种模型均可以较好地模拟钢筋混凝土柱的捏缩效应和滞回特性,能够反映钢筋混凝土柱在往复荷载作用下的受力行为,适用于钢筋混凝土结构动力非线性分析。

基于OpenSees的钢筋混凝土桥墩抗震数值分析模型

地震荷载作用下钢筋混凝土桥墩易发生严重破坏,模拟桥墩在循环荷载作用下的非线性滞回反应是桥梁抗震研究的重要内容。以8个发生弯曲破坏的钢筋混凝土桥墩抗震拟静力试验结果为依据,基于Open Sees中的非线性梁柱单元、零长度转动弹簧单元和零长度剪切弹簧单元,建立了考虑弯曲、粘结滑移和剪切变形的桥墩抗震数值分析模型。将模拟得到的试件滞回曲线,墩顶弯曲、粘结滑移和剪切变形等成分、初始刚度和残余位移与试验结果进行了对比。结果表明,所建模型对各桥墩的滞回曲线、各变形成分、初始刚度和残余位移有较好的模拟效果。

OpenSees中Mander模型用于模拟钢筋混凝土柱滞回性能的适用性

对OpenSees软件提供的Concrete04和Concrete07两种基于Mander模型开发的混凝土本构模型的计算原理和参数取值进行详细的归纳;并建立有限元模型,对钢筋混凝土柱进行滞回性能分析.同时选取不同的塑性铰长度和等效刚度计算公式,分析其对钢筋混凝土柱滞回性能计算结果的影响.研究表明:采用Concrete07模型和中国规范给出的塑性铰长度计算公式,对钢筋混凝土柱滞回性能模拟的稳定性较好;不同的等效刚度取值对钢筋混凝土柱滞回性能计算结果的影响较小.

基于Opensees的桩土动力p-y曲线模型研究

桩土动力p-y曲线法在岩土工程中已得到广泛应用。通过Opensees软件中内嵌的Pysimple1材料模型,利用p-y单元建立了土-单桩-承台相互作用简化模型。分析在砂土和黏土p-y单元中的桩身和桩头承台动力响应特点,同时对不同自由场土体长度下桩身和桩头承台动力响应进行了分析。结果表明,砂土p-y单元的桩头承台加速度峰值大于黏土单元,位移峰值小于黏土单元,桩身的剪力、弯矩都比黏土要大。自由场土体长度越短,承台的位移和加速度就越大,当自由场土体长度达到300 m时基本满足计算精度要求。

基于OpenSees的填充墙RC框架结构数值模型

基于Open Sees软件建立填充墙RC框架结构数值模型,钢筋混凝土梁柱单元采用集中塑性单元,其中梁柱中部采用弹性梁柱单元,梁柱端部采用零长度弹簧单元来模拟塑性铰,采用改进的Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型模拟塑性铰的非线性,采用两对等效角撑模型(仅受压)模拟填充墙,采用Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型模拟填充墙的非线性,建立了填充墙RC框架结构的非线性数值模型,与单层单跨填充墙RC框架试件的低周反复加载试验结果进行对比分析,验证了建立的填充墙RC框架结构数值模型的正确性,为建立填充墙RC框架结构的抗地震倒塌能力评估研究奠定基础。

基于OpenSees的形状记忆合金材料本构模型的二次开发

针对形状记忆合金材料(SMA),提出了一种修正的Wilde本构模型,给出了FS(Flagshaped)模型耗能参数的计算方法.利用Open Sees软件提供的二次开发平台,基于修正Wilde模型及FS模型,分别开发了相应的新材料,并在材料层次上进行了验证.结果表明:两种材料的计算结果与试验结果吻合较好,表明所编写的新材料具有较高的模拟精度;修正Wilde模型与FS模型相比,其分析精度更高,但计算效率较低.

三维混凝土Cap模型在OpenSees中的实现

综述了由Hofstetter G和Simon J C提出的经典三维混凝土非光滑多屈服面塑性本构模型,即Cap模型,详述了此模型的算法和流程,并将此模型在通用非线性有限元软件OpenSees中编程实现。对Cap模型上每个作用区域使用最近点投影法计算得到其应力,并计算得到此模型的一致切线模量。将Cap模型应用于一个二维混凝土重力坝非线性动力响应分析,验证了此模型的稳定性和工程实用性。Cap模型的实现,将OpenSees功能拓展到三维混凝土结构的数值分析中,拓展了OpenSees的计算能力和分析功能,使其可用于混凝土重力坝等大型水利工程结构的非线性动力计算分析。

硬化土模型在OpenSees中的实现

为了更好地描述不同岩土的力学行为,将硬化土模型集成于OpenSees中,从刚度参数、屈服函数及塑性势函数3个方面概述了硬化土本构模型理论。基于模型理论,根据隐式积分算法推导出硬化土模型的有限元算法格式并给出实现流程,该算法考虑了屈服面交汇处角区域应力更新问题。结合程序流程和OpenSees接口,将模型在软件中进行了实现,并从理论解及试验对比验证了模型开发的正确性。结果表明:算法推导及程序实现正确。硬化土模型在OpenSees中的实现,弥补了OpenSees三维岩土材料的不足,扩大了OpenSees的应用范围。

OPENSEES中纤维模型的研究

详细介绍了OPENSEES[2]和CANNY[1]中各种纤维模型的计算原理,并用OPENSEES中的纤维模型分别模拟了一个钢筋混凝土柱试件和一个钢筋混凝土剪力墙试验模型。通过计算结果与试验结果的对比,显示此模型能够比较准确地模拟钢筋混凝土柱构件和钢筋混凝土剪力墙构件在大变形下的非线性反应。

Davidenkov土动力非线性模型在OpenSees软件中的实现与应用

在地下空间被大规模开发的过程中,地下结构抗震问题逐渐得到重视,由于地下结构的特殊性,对于地下结构周围地基土动力性质的研究显得尤为重要。土在动荷载作用下会出现非线性、滞后性和变形累积性等力学特性,骨架曲线可以通过实测资料采用函数进行拟合的方式确定。本文以武汉地区软土为研究对象,通过共振柱试验得到不同围压下剪应变和剪切模量的关系,并拟合出Davidenkov模型中的参数。以Open Sees地震工程模拟开放体系为平台进行二次开发,编制Davidenkov模型材料子程序,并对该黏土在地震作用下的动力响应进行了分析,同时对比试验结果验证了程序的可靠性。

基于OpenSees的RC柱拟静力数值分析模型

本文以Open Sees为分析平台,对等位移加载的拟静力试验钢筋混凝土柱进行数值分析。考虑钢筋与混凝土材料本构的选取与搭配、纤维划分、单元划分、积分点数的不同对数值模拟带来的影响,建立合理有效的数值分析模型。分析结果表明:在Open Sees中,选用不同钢筋与混凝土本构模型进行模拟时,计算结果差别较大,且采用不同钢筋与混凝土材料本构进行搭配建模时,对数值模拟的结果也有较大影响;对于钢筋本构,Steel02、Reinforcing Steel模拟效果比Steel01好,且二者分别适应不同的混凝土本构;对于混凝土本构,Concrete01模拟效果最好;纤维截面划分形式对模拟结果有较大影响,平行于作用力方向划分m=1,垂直于作用力方向划分n=10即可满足精度要求;单元数量对模拟结果有一定影响,划分5个已能达较好精度;单元积分点数对模拟结果影响不大,单元取4个积分点时,模型的计算精度已经很高。

基于OpenSees的桩-土-桥墩相互作用非线性数值分析模型

基于OpenSees数值分析平台,建立了群桩-土-桥墩非线性数值分析模型。模型中桩-土水平向相互作用和桩-土竖向相互作用、桩底-土竖向相互作用分别通过p-y、t-z与q-z零长度弹簧单元模拟。模型中同时考虑了群桩效应与纵筋在墩底的应变渗透和粘结滑移的影响。结合群桩基础拟静力试验结果,对数值模型的准确性进行了验证,在此基础上对土体参数特性对桩基滞回性能的影响规律进行了分析。结果表明:所建立的数值分析模型可对群桩基础滞回曲线和骨架曲线进行较为准确的模拟分析,验证了模型的可靠性。反复荷载作用下,前桩处土体的反应明显大于中桩处;土体由软黏土变为硬黏土时,墩顶侧向承载力与刚度显著增加,但土体的非线性反应减弱。

基于OpenSEES的圆钢管与螺栓球组配件的抗震性能研究

空间网格结构的超低周疲劳破坏隐患直接威胁着强震时数以万计的该类建筑安全性能。基于OpenSEES有限元分析软件,针对12根两端带螺栓球节点的钢管在大位移循环加载试验下的超低周疲劳性能进行数值模拟,分析得出计及节点影响、杆件双重非线性及材料疲劳损伤对螺栓球节点的圆钢管杆件滞回性能、力学指标及耗能性能等超低周疲劳性能的影响。结果表明:加载制度对于试验构件的超低周疲劳性能有直接影响,数值模拟与试验结果相近,所采用的疲劳损伤本构能够较为准确地描述构件超低周疲劳特性。

基于OpenSees的饱和土场地中地下结构地震反应研究

应用OpenSees有限元计算程序,选取某地铁车站结构为主要分析对象,构建了饱和土-地下结构体系地震反应运算模型,并利用该模型进行系统的地震反应计算。将现场饱和土动力反应视为饱和两相介质近场波动问题,选取时域显式数值算法进行计算,同时考虑了土体的弹塑性。研究结果显示:(1)因选取弹塑性土体本构,土体-地下结构的位移反应时程和输入地震动的位移时程体现出了显著性差异。(2)对于两层三跨地下结构,在以剪切波形式输入的地震动作用下,顶板的峰值加速度和侧向位移最大,中板次之,底板最小,场地土体对地震波具有放大效应,顶层的层间位移大于底层。(3)在地震动作用下,地下结构不同区域应力时程的改变规律存在非常显著的差异。中柱底部与底板节点处的应力峰值最大。地震动输入结束时,结构存在残余应力。

融合知识图谱和大模型的高校科研管理问答系统设计

科研管理是高校管理中的重要组成部分,但现有的科研管理系统难以满足用户的个性化需求。以高校科研管理向智能化转型为需求导向,将知识图谱、传统模型和大语言模型相结合,共同构建新一代高校科研管理问答系统。采集科研知识用于构建科研知识图谱。利用同时进行意图分类和实体提取的多任务模型进行语义解析。借助解析结果来生成查询语句,并从知识图谱中检索信息来回复常规问题。将大语言模型与知识图谱相结合,以辅助处理开放性问题。在意图和实体具有关联的数据集上的实验结果表明,采用的多任务模型在意图分类和实体识别任务上的F1值分别为0.958和0.937,优于其他对比模型和单任务模型。Cypher生成测试表明了自定义Prompt在激发大语言模型涌现能力方面的成效,利用大语言模型实现文本生成Cypher的准确率达到85.8%,有效处理了基于知识图谱的开放性问题。采用知识图谱、传统模型和大语言模型搭建的问答系统的准确性为0.935,很好地满足了智能问答的需求。

基于OpenSEES和精细化有限元模型的装配式梁柱节点力学性能研究

为避免结构整体采用精细化建模计算造成的资源大量浪费,对装配式结构,在整体分析上采用简捷有效的OpenSEES计算平台,同时对局部关键构件采用精细化实体单元建模分析并将主要结果和数据及时反馈到整体分析中。以装配式梁柱节点为例,建立考虑新旧混凝土结合面、钢筋与套筒连接等构造因素的精细有限元模型,将反映节点力学性能的滞回曲线与试验测试比较验证并依据骨架曲线确定节点核心区剪切板参数,从而计算模拟结构整体力学响应,提出了针对节点核心区剪切板参数取值的新方法。研究表明:与传统修正斜压理论(MCFT)相比,新的参数取值方法所得到的滞回曲线更饱满,耗能能力及滑移增大,能够体现荷载作用下新旧混凝土结合面等因素对节点力学性能的影响。

大模型媒介:ChatGPT引发的智能传播革命及其社会影响

ChatGPT作为一种基于海量数据和大规模预训练而形成的具有海量参数的大模型媒介正在全球引发一场新技术的创新扩散,大模型媒介以其强大的对人类自然语言习惯常识性、结构性、对话性文本的理解和生成能力,正在引发一场智能传播革命,从而大大拓展人类信息传播的广度和深度,而且还将深刻地影响人类社会的形态和结构,使其变成一种不可或缺的“社会行动者”和决定性的“社会权力”。

基于Transformer模型的时序数据预测方法综述

时序数据预测(TSF)是指通过分析历史数据的趋势性、季节性等潜在信息,预测未来时间点或时间段的数值和趋势。时序数据由传感器生成,在金融、医疗、能源、交通、气象等众多领域都发挥着重要作用。随着物联网传感器的发展,海量的时序数据难以使用传统的机器学习解决,而Transformer在自然语言处理和计算机视觉等领域的诸多任务表现优秀,学者们利用Transformer模型有效捕获长期依赖关系,使得时序数据预测任务取得了飞速发展。综述了基于Transformer模型的时序数据预测方法,按时间梳理了时序数据预测的发展进程,系统介绍了时序数据预处理过程和方法,介绍了常用的时序预测评价指标和数据集。以算法框架为研究内容系统阐述了基于Transformer的各类模型在TSF任务中的应用方法和工作原理。通过实验对比了各个模型的性能、优点和局限性,并对实验结果展开了分析与讨论。结合Transformer模型在时序数据预测任务中现有工作存在的挑战提出了该方向未来发展趋势。