结构分析软件：SAFE二次开发_（10）.结构分析类型选择与应用.docx

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结构分析类型选择与应用

在结构分析软件SAFE中，选择合适的结构分析类型对于获得准确的分析结果至关重要。不同的结构类型和分析需求需要采用不同的分析方法。本节将详细介绍SAFE中常见的结构分析类型及其应用场景，并通过具体示例说明如何在SAFE中进行选择和应用。

1.静力分析

静力分析是最基本的结构分析类型，用于评估结构在静态荷载作用下的响应。静态荷载是指不随时间变化或变化非常缓慢的荷载，如永久荷载、活荷载、风荷载等。静力分析可以提供结构的位移、内力、应力等结果，帮助工程师判断结构的安全性和稳定性。

1.1原理

静力分析基于平衡方程、几何方程和物理方程，通过求解结构在荷载作用下的静力平衡状态来确定结构的响应。具体来说，静力分析包括以下几个步骤：

建立模型：定义结构的几何形状、材料属性和边界条件。

施加荷载：在结构上施加静态荷载。

求解：利用数值方法（如有限元法）求解结构的位移、内力和应力。

结果分析：评估结构的安全性和稳定性，检查是否满足设计规范。

1.2内容

在SAFE中，进行静力分析的基本步骤如下：

定义结构模型：包括楼板、柱、梁等构件的几何形状和材料属性。

设置荷载工况：定义不同的荷载组合，如永久荷载、活荷载、风荷载等。

选择分析类型：在分析设置中选择静力分析。

运行分析：提交分析任务，等待计算结果。

查看结果：分析位移、内力、应力等结果，进行进一步的检查和优化。

1.3例子

假设我们需要分析一个简单的单层楼板结构在永久荷载和活荷载作用下的响应。以下是具体的步骤和代码示例：

1.3.1建立模型

首先，在SAFE中建立一个简单的单层楼板模型，尺寸为10mx10m，厚度为0.2m，材料为混凝土。

#导入SAFEAPI

importsafepy

#创建SAFE模型

model=safepy.Model()

#定义楼板几何形状

model.add_slab(x1=0,y1=0,x2=10,y2=10,thickness=0.2)

#定义材料属性

model.add_material(name=Concrete,modulus=30000,density=2400)

#设置边界条件

model.set_boundary_condition(x1=0,y1=0,x2=10,y2=0,condition=Fixed)

1.3.2施加荷载

施加永久荷载和活荷载。假设永久荷载为20kN/m2，活荷载为5kN/m2。

#施加永久荷载

model.add_load(load_type=Dead,value=20)

#施加活荷载

model.add_load(load_type=Live,value=5)

1.3.3选择分析类型

在分析设置中选择静力分析。

#设置分析类型

model.set_analysis_type(analysis_type=Static)

1.3.4运行分析

提交分析任务并等待计算结果。

#运行分析

model.run_analysis()

1.3.5查看结果

查看楼板在荷载作用下的位移、内力和应力结果。

#获取位移结果

displacements=model.get_results(result_type=Displacements)

print(displacements)

#获取内力结果

internal_forces=model.get_results(result_type=InternalForces)

print(internal_forces)

#获取应力结果

stresses=model.get_results(result_type=Stresses)

print(stresses)

2.动力分析

动力分析用于评估结构在动态荷载作用下的响应，如地震荷载、风荷载等。动力分析可以分为线性动力分析和非线性动力分析，其中线性动力分析适用于弹性响应，而非线性动力分析适用于考虑材料和几何非线性的复杂结构。

2.1原理

动力分析基于动力学方程，通过求解结构在动态荷载作用下的响应来评估结构的安全性和稳定性。具体来说，动力分析包括以下几个步骤：

建立模型：定义结构的几何形状、材料属性和边界条件。

施加动态荷载：定义动态荷载的时间历程，如地震波。

选择分析类型：在分析设置中选择线性或非线性动力分析。

求解：利用数值方法（如时程分析法）求解结构的位移、速度、加速度、内力和应力。

结果分析：评估结构在动态荷载作用下的响应，检查是否满足设计规范。

2.2内容

在SAFE中，进行动力分析的基本步骤如下：

定义结构模型