中心技術報告
NCREE-2007-013 |
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| 時間 | 2007-06-25 |
| 標題 | 物件導向非線性靜動態三維結構分析程式之擴充 |
| 作者 | [蔡克銓] [游宜哲] |
| 摘要 | PISA3D(Platform of Inelastic Structural Analysis for 3D System)為一非線性靜動態三維結構分析程式。此程式以C++程式語言撰寫，採物件導向之概念，搭配Design Patterns建立一個彈性的程式架構，使得此軟體具有高度的可擴充性及可維護性。本研究在此程式中擴充新的動力分析方法以及非線性結構元件，提供原有程式無法進行的分析、提升程式的運算效率，並且能與原有程式函式庫作結合，搭配組合下強化整個程式的分析功能。論文內容亦介紹物件導向開發的程式架構，討論其程式彈性及擴充性。 本研究對PISA3D功能上的擴充項目主要有下列兩點： 1.在PISA3D的非線性動力分析方法中，新增Operator Splitting(OS)分析方法。此演算法利用Predictor-Corrector的技巧，使得結構進入非線性時，不需更新結構整體勁度矩陣，在結構受震產生非線性行為時，此法可大量減少程式運算所需的時間，並且兼顧分析的準確性。 2.擴充PISA3D的結構元件庫，包括： (1)三維旋轉彈簧，可同時模擬三向結構梁柱交會區的Panel Zone效應。 (2)六個自由度的無長度接點元件，其六個自由度可定義不同材料特性，各自發生不同的非線性反應。 (3)可定義Open長度，純受壓不受拉之Gap元件。 以柔度法為基礎的Fiber BeamColumn Element。此方法以Force Interpolation Function配合在桿件及斷面階層的疊代流程，解決了勁度法以Shape Function造成Discretization Error的問題，使得分析者能用較少的纖維即可模擬出準確的非線性行為，並且能考慮不同形式的橫向載重對元件的影響，而不只是以固端力來考慮。此元件將桿件同時延軸向及斷面上細分為許多較小的元素，使用者透過不同纖維元素的性質及其位置的安排，可模擬出異於塑鉸模型所提供的勁度及強度性質，以及塑性區在軸向及斷面上的擴展現象。可精確模擬複合材料斷面(如鋼筋混凝土)構件的材料非線性行為。 |
| 關鍵字 | 物件導向,設計模式,結構分析程式,動力分析,纖維,柔度法 |
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