人工模拟地震动是一个很有趣的研究课题。目前关于人工模拟地震动这方面的研究有很多新的进展。可以在谷歌学术输入诸如“Artificial Ground Motion”等关键字可以搜索大量的参考资料。当然,你也可以从Jack W.Baker的研究团队(http://stanford.edu/~bakerjw/index.htm)找到这方面研究的新成果。要完全读懂这方面的新文献,通常需要具备很多知识,除了最基本的结构动力学、结构随机振动、地震工程学等专业知识外,还需要各种数学和信号处理知识,如傅里叶变换、小波变换等。 :-) :-)

一直都很想写一个生成人工波的小软件,最近很开心,找了个机会和我的好朋友兼好同学——沈雪龙XueLong Shen,华南理工大学建筑设计研究院工程师)来实现了这个生成人工波的小软件(如下图),软件可以根据中国规范的反应谱和自定义反应谱生成与反应谱匹配的人工模拟地震波。这是我们合作开发的第一个小软件,后面将推出更多我们一起合作开发的免费小软件,期待!! :-)  :-)

SWGEN-1

SWGEN-2

SWGEN-3

软件采用最简单的三角函数法来生成地震波,应该说这是一种最古老也是最简单的地震波生成方法,60~70年代就提出来了。著名的SIMQKE程序的第一版就是采用这个方法。最近课题比较忙,后面再找时间给出该软件更多的理论知识和使用说明。

PS.

(1)软件在内部测试,很快就放到网站上免费供大家使用。

(2)能够找到一起共事的人不容易,能够找到有共同兴趣爱好的人不容易,人生要珍惜。

41 2

随着我国社会经济的快速发展,目前国内涌现出大量的超限工程。对于这类超过现有规范要求的工程,通常需要通过特殊的方法验证其安全性。对于一般的超限高层和超高层建筑,常采用基于性能的抗震设计方法对其安全性进行评估。目前,工程中常采用的辅助性能评估的弹塑性分析软件主要有PERFORM-3D、ABAQUS、MIDAS、SAP2000、SAUSAGE等。

各软件各有优缺点,其中我们团队用得比较多的是CSI公司的PERFORM-3D软件。PERFORM-3D具有较强的结构非线性分析与抗震性能评估功能,是一个专属于结构工程的软件。然而,用过PERFORM-3D的人都知道,其前处理功能不够人性化,通常建一个模型需要花费大量的时间和精力,非常不利于工程应用。为此,在进行超限工程分析的时候,我们充分利用了ETABS、YJK、AUTOCAD、PERFORM3D等常用软件的优点,编制了符合工程师习惯的PERFORM-3D前处理软件 — YTP,大大提高了我们的工作效率。以下是一段关于YTP的较早期的视频。

视频网址 : http://v.youku.com/v_show/id_XNjYwNDc1NzYw.html?from=s1.8-1-1.2

目前,YTP仍在内部不断的更新。以后再和大家分享新的进展。


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  • 注释 ( Comments )

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强震记录是进行结构动力时程分析的基础。目前众多高层和超高层建筑的抗震设计都需要选取一定数量的强震记录进行结构的动力弹性或弹塑性时程分析,因此,如何有效的管理强震记录数据,并能搜索到符合设计要求的强震记录具有重要的意义。为此,我编制了相应的强震记录管理程序(GML)来对地震动记录数据进行管理。该软件能够搜索符合特定特性的地震动记录,计算地震动的反应谱,后期将陆续开发地震动记录的增减功能。

程序图标 ( Program Icon ):

           

程序介绍 ( Program Introduction):

   强震记录管理软件。程序可对地震动加速度记录提供多功能搜索和管理功能。

程序界面 ( Program Interface )

GML

GML-About

程序下载 ( Program Download ):

   ( Under Construction! )

注释 ( Comments ):

   ( 如果有需要找地震波,请联系我!!! 邮箱:jidong_cui@163.com)

   ( Contact me via E-mail : jidong_cui@163.com. )

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许多研究结构抗倒塌能力评估与增量动力分析(IDA)的研究人员都会参考过ATC-63的报告FEMA P-695Quantification of Building Seismic Performance Factors》。ATC-63计划的主要目的是获得适用于新结构体系的抗震性能系数(R、 ΩO 和 Cd),更新IBC规范。虽然ATC-63的主要目的不是研究抗倒塌能力评估或者IDA,但其给出了如何利用IDA评估结构抗倒塌能力的系统方法,具体细节在其报告FEMA P-695中有说明。

合理的IDA分析需要用到大量的强震记录,ATC-63在FEMA P-695中推荐了相应的地震动记录集,包括22组远场记录(Far-Field Record Set)和28组近场记录(Near-Field Record Set),其中近场记录包括14组有脉冲Pulse)的记录和没有脉冲的记录(No-Pulse),如下图所示。

Far-Field Record Set:

Far-Field Record Set

Near-Field Record Set:

Near-Field Record Set

为方便大家的研究,我从PEER的强震数据库中下载了这些地震波并进行了整理,大家可以下载!!

下载 ( Download)

      Download:ATC-63 Ground Motion Record Set

参考 ( References )

  • FEMA P695/ June 2009 , Quantification of Building Seismic Performance Factors

注释 ( Comments )

  • PEER下载的地震动数据是5列的,我已经转换成了一列的格式,并给出了各个分量的反应谱。

 


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做研究做论文经常要引用别人文章上的数据(曲线)图,一般情况都很难到找到原始数据,而直接截取图片放到自己的文章则显得太不专业了。这个时候,通常需要借助程序,从图片中提取数据生成矢量图。我以前常用GetData Graph Digitizer这款软件,其功能十分强大,基本满足了大部分需求。然而最近在使用GetData的时候,发现提示试用期过了,重新下载也无法使用。无奈之下,花了半天时间模仿GetData,写了个简易版的GetData,并命名为MiniGetData,满足了目前的研究需要。以下图示用MiniGetData从滞回曲线获得骨架曲线的过程。

(1)读入图片1

(2)设置坐标系

2-setscale

(3)捕捉数据

3-getdata

 

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Mander约束混凝土本构模型是钢筋混凝土结构弹塑性分析常用的混凝土本构模型。然而该模型的约束混凝土抗压强度计算比较繁琐,原文(Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete)仅给出等围压作用下约束强化系数的计算公式,对非等围压作用下约束强化系数的计算,原文通过查表的方式给出,如下图所示,不利于工程应用。
Confined Strength Ratio - Mander
仔细阅读原文发现,Mander约束本构模型的破坏面(failure surface)是基于William-Warnke 5 参数模型通过试验数据回归得到的。根据回归的实验数据,可通过计算获得相应的强化系数,以下给出侧压从0到0.88fc变化时非等围压作用下约束强化系数的计算结果。

Mander_1

将数据转换成原文的格式,如下图所示,红色虚线是等围压约束情况的强化系数。

Mander_2

 

从上图可看出,随着侧向压力的不断增大,约束系数的增长变得缓慢,曲线变得越来越密。当等围压达到0.88fc时,约束系数可达3.35。

PS. 对于工程中常用的柱子,围压系数基本分布在0~0.3的范围,参考规范可知。

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分享一个小程序。  A small program to share with you.

  • 程序图标( Program Icon ):

          Hysteresis LOOP Animation Viewer

  • 程序介绍 ( Program Introduction):

   用于观察滞回环动画。

   Hysteresis Loop Animaion Viewer .

  • 程序界面 ( Program Interface )

HLAV Viewer

  • 程序下载 ( Program Download ):

  ( Under Construction! )

  • 注释 ( Comments ):

  ( 软件是免费的。如果你发现软件有bug或者软件使用有问题,请联系我!邮箱:jidong_cui@163.com)

  ( This app is free . If  you have found any bug in the program or have any problem when using the program, please don’t hesitate to contact me directly.  Email : jidong_cui@163.com )

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分享一个小程序。  A small program to share with you.

  • 程序图标 ( Program Icon ):

             NGA Convertor ICON

  • 程序介绍 ( Program Introduction):

太平洋地震工程研究中心(PEER)强震数据库格式转换器。

程序可以将原本5列的地震波数据转换成任意列,并支持地震波峰值的调整、地震波时间间距的调整,方便工程和研究。

程序支持转换旧数据库(NGA-West)和新数据库(NGA-West2)的地震波文件。

NGA-West2 网址:  http://ngawest2.berkeley.edu/

A program can be used to transform a PEER Ground Motion Database file into a user-specified format suitable for other applications to use.

The program can transform the data format from 5-column  to any column.  The peek value and time step of the ground motion can also be adjusted . It’s easy to use.

The program supports both the NGA-West and NGA-West2 Database file .  

The address of NGA-West2 Database : http://ngawest2.berkeley.edu/ .

  • 程序界面 ( Program Interface )

NGA Convertor

  • 程序下载 ( Program Download ):

  Download : NGA Convertor

PS. 程序免费下载 ,欢迎大家给我提意见 ,敬请尊重劳动成果

  • 注释 ( Comments ):

  ( 软件是免费的。如果你发现软件有bug或者软件使用有问题,请联系我!邮箱:jidong_cui@163.com)

  ( This app is free . If  you have found any bug in the program or have any problem when using the program, please don’t hesitate to contact me directly.  Email : jidong_cui@163.com)

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分享一个小程序。  A program to share with you.

  • 程序图标( Program Icon )

MDOF_EIGENICON

  • 程序介绍 ( Program Introduction ):

 该程序是之前我在上结构动力学课的时候编制的。程序主要用于进行剪切形框架结构(即,糖葫芦串模型)的模态分析。

 可以使用该程序求解动力学课本后面的习题。阵型求解使用雅克比迭代法。

 This program is developed by me in the Structure Dynamics class. It is for modal analysis of shear building (i.e. , flexurally rigid floor beams and slabs ) with lumped mass at each floor.

 You can use the program to explore eigenvalue problems on you textbook and improve your understanding on free vibration. The program use Jcaobi method for the solution of eigenvalues.

  • 程序界面 ( Program Interface )

MDOF_Eigen Interface

  • 实例 ( Example):

求解一个5层剪切形框架结构的阵型,模型参数如下图所示。

The properties of a 5-story shear building are given in the graph below. These include the floor mass, story stiffness . Determine the modes of the system.

EigenAnalaysis_Example

      (1)  输入模型参数 ( Input Model Parameters )

MDOF_Eigen_ModeParametersInput

      (2) 运行特征值分析 ( Run Eigen Analysis )

      (3) 显示模态结果 ( Show mode Shape )

            Mode 1 :

MODE1

            Mode 2 :

MODE2

            Mode 3 :

MODE3

            Mode 4 :

MODE4

            Mode 5 :

MODE5

      (4) 显示详细结果( Show detailed results )

   MDOF_Eigen_DetailedResults

  • 编制参考( References ):

[1] Anil K. Chopra . DYNAMICS OF STRUCTURES – Theory and Applications to Earthquake Engineering ( Fourth Edition ).

  • 程序下载 ( Program Download ):

  ( Under Construction! )

  • 注释 ( Comments ):

  ( 软件是免费的。如果你发现软件有bug或者软件使用有问题,请联系我!邮箱:jidong_cui@163.com)

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前两天在网上无意看到了很多关于分形的东西。感觉十分漂亮。分形体现了一种有序和无序的统一。有兴趣的可以上网搜些资料看看,还有很多专门的分形软件、网站、论坛。

最出名的分形我想就是MandelbrotSet和JuliaSet了。因为分形几何学的创始人就是IBM研究室的数学家B.B.Mandelbrot。下面简单介绍一下MandelbrotSet和JuliaSet的算法。其实算法原理还是比较简单。

MandelbrotSet由一个二次迭代方程:zn+1 = zn2 +c,z0=c所得到。也就是对所有的复平面上的点c都进行迭代,不发散的点都属于Mandelbrot集的范围。

JuliaSet由一个二次映射:zn+1 = zn2 +c 产生。c为一定值。也就是选定一个常复数,然后对所有的复平面上的点z进行迭代,不发散的点都属于Julia集的范围。

其中z和c都是复数。迭代的次数越多,图形显示就越精细,可以无限细分,同时分形还有自相似性,就是无限放大一个细小的部分,看起来和原来的部分一样。

由于分形的无限性,对图形的显示和算法都是极大的挑战。一般编程的书都会用这个例子来介绍多核计算、并行计算。哈哈。手痒了,还是编个程序来看一下效果吧。截图如下:

1、先是Mandelbrot Set(迭代次数50):

(1)来个黑白调色方案(黑色的就是Mandelbrot集的范围)

Mandelbrot1

(2)黑白的调色方案太单调了,来看看彩色的效果如何

Mandelbrot2

Mandelbrot4

Mandelbrot5

2、JuliaSet是什么样的呢,我们接下来看看,这次选择迭代次为500次,从下面的图也可以看到,显示的内容更加细致和漂亮。由于Julia集和选择的复常数C有关,下面选择了几个典型的例子来看看效果。Mandelbrot Set  Julia Set - Alejandro - AlejandroS Blog

(1)c=-0.8+0.17i

Julia2

(2)c=-0.7-0.38i

Julia4

Julia3

(3)  c=0.3

Julia5

Julia7

Julia6

哈哈,真的很漂亮,配色很重要,配色没配好,在网上随便找了几个配色方案。算法也没有仔细去考虑。很多书有专门的分形算法介绍。

小结:数学真的很美,很好玩。

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