معرفی و قابلیت های نرم افزار Opensees

معرفی و قابلیت های نرم­ افزار اپنسیس (Opensees ) 

نرم­ افزار اپنسیس یکی از نرم ­افزارهای تحلیل سازه ­ها در رشته مهندسی عمران  بوده که در سال 1990 توسط محققین دانشگاه برکلی آمریکا تهیه شده و از آن زمان تاکنون در حال توسعه مداوم می­باشد. نرم­ افزار اپنسیس (Opensees) شامل مجموعه کاملی از انواع المان­ها، مصالح و روش­های مختلف تحلیل بوده و توانایی مدلسازی و تحلیل را در زمین­ه های میکرو و ماکرو دارا می­باشد. می­توان گفت که در حال حاضر، نرم ­افزار مهندسی اپنسیس (Opensees) قوی­ترین نرم­ افزار تحلیل غیرخطی ماکرو سازه­ها در دنیا می­باشد.

در دانشگاه­های ایران هم مانند سایر دانشگاه­های دنیا استفاده از نرم ­افزار Opensees برای مقاصد تحقیقاتی پیشرفت روزافزونی داشته است و در سالیان اخیر نرم ­افزار مورد استفاده جهت انجام آنالیزهای غیرخطی سازه توسط اساتید و دانشجویان مقاطع تحصیلات تکمیلی در اکثر دانشگاه­های کشور، نرم­ افزار اپنسیس بوده است.

از قابلیت های کلیدی نرم افزار مهندسی اپنسیس میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

•    رایگان، منبع باز و در دسترس بودن و در نتیجه مناسب بودن برای ارائه مقاله در کنفرانس ها و مجلات بین المللی
•    داشتن فروم قوی و پویا برای رسیدگی به مشکلات مدل سازی و آنالیز محققین
•    داشتن موتور قوی و بسیار سریع آنالیز در حوزه رفتار غیرخطی سازه های مختلف و در نتیجه مناسب برای انجام آنالیزهای استاتیکی پوش اور، استاتیکی دوره ای (سیکلیک یا چرخه ای)، دینامیکی تاریخچه زمانی و دینامیکی غیرخطی افزایشی (IDA)
•    قابلیت انعطاف بسیار بالای دستورات و نیز قابلیت اضافه کردن دستورات جدید به بدنه اصلی نرم افزار
•    قابلیت انجام آنالیزهای حجیم بهینه سازی، پارامتریک و حتی کنترل فعال سازه ها از طریق اتصال به نرم افزارهایی مانند نرم افزار MATLAB
•    دقت بالای نتایج خروجی برنامه و همچنین موجود بودن صحت سنجی برنامه در آنالیزهای مختلف با نتایج حاصل از آزمایشهای روی میز لرزه
•    داشتن آرشیو کاملی از مواد و المان ها و قابلیت کدنویسی برای چندین آنالیز (مانند آنالیزهای IDA) توسط زبان برنامه نویسی قوی Tcl
•    قابلیت تحریک چند نقطه ای سازه، مورد استفاده در آنالیز لرزه ای پل ها
•    قابلیت مدل سازی سازه های گوناگون و همچنین در نظر گرفتن مسائل ژئوتکنیکی و اندرکنش خاک و سازه
•    کوچک بودن حجم نرم افزار و خروجی های آن در مقایسه با سایر نرم افزارها و سهولت تجزیه و تحلیل نتایج و در نتیجه مناسب برای انجام تعداد بالای آنالیز
•    قابلیت انجام تحلیل حرارتی و بررسی وضعیت سازه پس از آتش سوزی

از معایب نرم افزار Opensees می توان به موارد زیر اشاره کرد:

•    حساسیت زیاد مترجم برنامه (TclEditor)  نسبت به دستورات کد نویسی و لزوم رعایت دقیق دستور زبان برنامه‌نویسی توسط کاربر(این قضیه در بسیاری نرم‌افزارهای کد نویسی، با هوشمند کردن مترجم برنامه تا حدی برطرف شده است.).
•    امکانات ضعیف برنامه در خصوص نمایش گرافیکی مدل(استفاده از برخی برنامه‌های جانبی همچون OSP و Opensees Nvigator برای مشاهده گرافیکی مدل وجود دارد.)
•    وجود نقص در برخی مدل‌های رفتاری و المان‌ها (به‌عنوان‌مثال استفاده از بارگذاری گسترده عضوی روی المان تیرستون غیرخطی، ممکن است مشکلات ناهمگرایی ایجاد کند.).

قسمت‌های اصلی نرم‌افزار Opensees

 نرم‌افزار اپنسیس از قسمت‌های ذیل تشکیل‌شده است:

1-    ساخت مدل (Model Building)
2-    تحلیل(Analysis)
3-    ضبط کننده  (Recorder)

شکل (1-1)  ارتباط دستورات اصلی برنامه و نقش هر یک

مشخصات تعریف Domain در سازه

ساخت مدل

از این قسمت برای ساخت فیزیک مدل استفاده‌شده و شامل بخش‌های تعریف مدل (model BasicBuilder)، تعریف نقطه (Node)، تعریف جرم (Mass)، تعریف مصالح تک‌محوره (Uniaxial Material)، تعریف مقطع (Section)، تعریف عضو (Element)، تعریف حوزه (Region)، تعریف تبدیلات هندسی (Geometric Transformation)، تعریف سری‌های زمانی (Time Series) و تعریف الگوی بار (Pattern Command) و ... می‌باشد . 

تحلیل

این قسمت عهده‌دار اجرای عملیات تحلیل می‌باشد، حال این تحلیل ممکن است تحلیل استاتیکی خطی ، دینامیکی غیرخطی باشد. نرم‌افزار Opensees روش‌هایی برای تحلیل سازه‌ها ارائه می‌کند که تحت آن تحلیل استاتیکی و دینامیکی برای مدل‌های خطی و غیرخطی انجام می‌شود. در نرم‌افزار مهندسی Opensees توجه خاصی بر ارضا معادلات تعادل و سازگاری نیرو-تغییر مکان شده است. در حقیقت روش‌های ارائه‌شده در این کد برنامه‌نویسی، مجموعه روش‌های اصلی تحلیل سازه‌های به‌کاررفته در طراحی مقاوم لرزه‌ای می‌باشد. قسمت تحلیل نرم‌افزار Opensees شامل بخش‌های مقیدسازی(Constraint)، شمارنده(Numberer)، سیستم(System)، آزمایش(Test)، الگوریتم(Algorithm)، انتگرال گیر(Integrator) و تحلیل(Analysis) می‌باشد.

قسمت های انجام تحلیل 

ضبط کننده

این قسمت برای ثبت نتایج خروجی‌های مدل‌های تحلیل‌شده به کار می‌رود و شامل ثبت‌کننده نقطه (Node  Recorder)، پوش نقطه (Envelope Node Recorder) ، تغییر مکان نسبی (Drift Recorder)، المان (Element Recorder)، پوش المان (Envelope Element Recorder)، نمایش (Display Recorder) و نمودار(Plot Recorder) می‌باشد.

برای مطالعه مقاله های بیشتر می توانید با کلیک بر روی عنوان های مقاله های زیر به مقاله مربوطه هدایت شود :

آشنایی با نرم افزار Safe

مهندسی پل

امواج زلزله و تاثیر آن بر سازه ها

آشنایی با نرم افزار Autodyn