非線性動力結構分析軟體OpenSees測試與後續開發

數值模擬方法在地震工程研究方面扮演一個相當重要的角色。許多結構元件的力學行為在經過充分的實驗分析研究或理論推導之後，被簡化為數值模型，進而成為軟體元件，以電腦進行各種不同靜力或動力反應的模擬與預測。由於地震工程相關的軟體元件日益增加，這些軟體元件的整合、再利用與推廣，顯得日漸重要。目前除了許多商業分析軟體工具之外，在地震工程研究領域亦不時地開發新的程式或擴增軟體元件，諸如DRAIN系列、ID ARC等程式，與較新的OpenSees程式庫。而其中由美國Pacific Earthquake Engineering Research Center（簡稱PEER）所主導的OpenSees，是一套以有限元素法為基礎之結構分析程式。由於具有高度的擴充性與嚴謹的管理機制，公開的程式碼，以及PEER中心的推廣，OpenSees對於未來地震工程數值模擬方面，可能具有很高的研究與應用價值。本研究測試OpenSees，並實際應用在本中心之振動台實驗模擬與擬動態實驗之模擬，並開發一套3D視覺化軟體，供檢驗動力分析後的變形歷程。此外，本研究對OpenSees進行多項測試，包括大變形分析、挫屈行為、非線性動力分析與大型分析問題之測試，並與理論解或其它分析程式的結果進行比較。測試結果顯示OpenSees的分析結果與其計算速度，已具相當的可信度與水準，配合其高度擴充性與彈性，十分適合於學術研究使用。