OpenSees Basic Examples (A1: 基本的なトラス解析) 例題・解説

　  Basic Examples Manual (Truss Example)　参照



線形弾性の3つの棒の、トラスです。例題は以下の様になっています。
単位は、kips, in, secを使っています。
Node(節点) ４に、オレンジ色の矢印の外力を加えます。
Node(節点) 1, 2, 3が固定されています。

１）Model, Node（節点）, Element（要素）の設定
解析する時の、次元、節点(Node)、要素(Element)の
Opensees のコマンドは、以下の通りです。

1.1) 今までの設定をクリアします
wipe

1.2) ２次元、自由度２　で、解析するよう設定します
model BasicBuilder [次元数] [自由度数]　

model BasicBuilder -ndm 2 -ndf 2

（参照ページはここ）

1.3) Node(節点） の 座標を設定します
Node [ nodeの番号 ] [ x座標]　[y座標]

node 1   0.0  0.0
node 2 144.0  0.0
node 3 168.0  0.0
node 4  72.0 96.0

（参照ページはここ）

1.4) Nodeのどこを固定するかを設定します

fix [ nodeの番号 ] [ uの固定の定義]　 [ vの固定の定義]　 [ θの固定の定義]　
0: 固定されていない
1: 固定されている

fix 1 1 1
fix 2 1 1
fix 3 1 1

（参照ページはここ）

1.5) 素材、ヤング率を設定します

単軸素材の設定は、uniaxialMaterial　コマンドを使用します。

uniaxialMaterial 解説

uniaxialMaterial
単軸素材の設定	鉄骨&補強鉄骨　Steel & Reinforcing-Steel Materials コンクリート Concrete Materials 標準的な単軸素材　Some Standard Uniaxial Materials その他　Other Uniaxial Materials

ここでは、
Some Standard Uniaxial Materials 標準的な単軸素材
の中の、Elasticコマンド　-弾性単軸素材コマンド- を使用します。

uniaxialMaterial Elastic [ Material番号 ] [ヤング率]

uniaxialMaterial Elastic 1 3000


1.6) Element(要素）を設定します。

Element コマンド　の中の　Trussコマンドを使用します。

element Ｔｒｕｓｓ [ elementの番号 ] [ 片方のnode番号] [片方のnode番号] [ 断面積] [Material番号] 

element Truss 1 1 4 10.0 1
element Truss 2 2 4  5.0 1
element Truss 3 3 4  5.0 1

このelement(要素）コマンドで設定したMaterial番号は、uniaxialMaterial　コマンドで設定した
Material番号に対応しているため、ヤング率を設定していることになります。


２）解析結果を記録するレコーダーの設定
Node(節点）　Element(要素）について、解析結果を記録するためのファイル名、Node, Element番号を設定します

recorder Node -file [ 出力ファイル名 ] -time(時間を基準として記録) -node[記録したいNode番号] -dof[記録したい自由度] disp(相対的な変位を出力） 

recorder Node -file TrussNode.txt -time -node 4 -dof 1 2 disp

（参照ページはここ）

recorder Element -file [ 出力ファイル名 ] -time(時間を基準として記録) -ele[記録したいElement番号]  force(全体座標系でのX方向の力、Ｙ方向の力） または　basicForces(局所座標系/ 部材座標系での軸力）

recorder Element -file TrussEleGlobal.txt -time -ele 1 2 3 forces
recorder Element -file TrussEleLocal.txt -time -ele 1 2 3  basicForces

（参照ページはここ）

３）外力の設定
このトラス構造物に加える外力（オレンジの矢印部分）を設定します。

timeSeries Linear [タグ番号]　
このコマンドについての説明は、ここ。
「時間ごとに線形に一様に変位する力」という定義です。


また、Node(節点）にかける外力なので、Nodal Loadを使用します。
（参照ページはここ）

pattern Plain [Loadの通し番号] [ 上記のtimeSeriesで指定したタグ番号]  {
     load [Node番号] [自由度の１番目に対してかける力（X方向)] [ 自由度の１番目に対してかける力（Y方向)] 
}

timeSeries Linear 1

pattern Plain 1 1 {
    load 4 100 -50
}


４）OpenSeesで用意されているツールの設定
有限要素法で使用する連立方程式の解法を設定します。
ここで使用しているコマンドについての
参照ページは　ここ　と　ここ

system BandSPD
numberer RCM
constraints Plain
integrator LoadControl 1.0
algorithm Linear
analysis Static


５）解析開始
ここでは、解析を１行のみ行うように指定しています。
（参照ページは、ここ）

analyze 1

このコマンドの実行により、
２）解析結果を記録するレコーダーの設定
で、指定したファイルに、結果が出力されます。


６）ディスプレイで表示する情報の設定
ディスプレイに表示させる場合は、下記のコマンドを使用します。
表示結果は　こちら　をみてください。

puts "node 4 displacement: [nodeDisp 4]"
"node 4 displacement: "　とディスプレイ上に表記し、Node4のＸ方向の変位、Ｙ方向の変位を表記します

print node 4
Node4 (節点4)の情報を表記します

print element
"element" ファイルに、要素の情報を書き込みます。

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