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结构力学仿真软件：OpenSees：OpenSees软件简介与安装

1OpenSees软件概述

1.1OpenSees的历史与发展

OpenSees（OpenSystemforEarthquakeEngineeringSimulation）是一款开源

的结构力学仿真软件，由加州大学伯克利分校的PacificEarthquakeEngineering

ResearchCenter（PEER）开发。自1999年首次发布以来，OpenSees已经成为地

震工程领域中进行结构分析和设计的重要工具。它的发展历程见证了从最初的

地震工程应用到如今广泛应用于各种结构力学问题的转变，包括桥梁、建筑物、

地下结构等的非线性动力分析。

1.1.1发展历程

1999年：OpenSees项目启动，旨在为地震工程提供一个开放的

仿真平台。

2000年：发布第一个版本，主要功能集中在地震工程的结构分析。

2005年：引入了更多的材料模型和单元类型，增强了软件的通用

性。

2010年：增加了并行计算功能，提高了大规模结构分析的效率。

2015年：OpenSees的用户社区和贡献者网络进一步扩大，软件

功能持续增强。

2020年至今：OpenSees持续更新，支持最新的硬件和软件环境，

同时增加了更多高级分析功能。

1.2OpenSees的主要功能与特点

OpenSees以其强大的非线性动力分析能力、丰富的材料和单元模型库、以

及开放的源代码结构而著称。以下是OpenSees的主要功能与特点：

1.2.1主要功能

非线性动力分析：OpenSees能够进行复杂的非线性动力分析，包

括地震响应分析、风荷载分析等。

材料和单元模型：提供了多种材料模型（如钢筋混凝土、钢材等）

和单元类型（如梁、柱、壳单元等），适用于不同类型的结构分析。

并行计算：支持并行计算，能够有效处理大规模结构的仿真，提

高计算效率。

用户自定义功能：允许用户自定义材料模型、单元类型和分析算

法，满足特定的工程需求。

1

1.2.2特点

开源性：OpenSees是完全开源的，用户可以自由地查看、修改和

扩展软件的源代码。

跨平台：可在多种操作系统上运行，包括Windows、Linux和Mac

OS。

强大的社区支持：拥有活跃的用户社区和开发者网络，提供丰富

的资源和持续的技术支持。

1.2.3示例：创建一个简单的OpenSees模型

下面是一个使用OpenSees进行简单结构建模的示例。我们将创建一个两层

的框架结构，使用钢筋混凝土材料模型。

#OpenSeesPythonScript

importopenseespy.openseesasops

#创建一个新的OpenSees模型

ops.wipe()

ops.model(basic,-ndm,2,-ndf,2)

#定义节点

ops.node(1,0.0,0.0)

ops.node(2,0.0,10.0)

ops.node(3,0.0,20.0)

#定义材料

ops.uniaxialMaterial(Concrete01,1,30000,0.003,2000)

#定义截面

ops.section(Fiber,1)

ops.layer(Concrete,1,0.1,0.1,1)

#定义单元

ops.element(elasticBeamColumn,1,1,2,10000,1)

ops.element(elasticBeamColumn,2,2,3,10000,1)

#定义边界条件

ops.fix(1,1,1)

#定义荷载

ops.timeSeries(Linear,1)

ops.pattern(Plain,1,1)

ops.load(3,