anaStruct 2D Frames and Trusses

分析二维框架和桁架的细长结构。确定弯矩、剪力、轴向力和位移。

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$ pip install git+https://github.com/ritchie46/anaStruct.git

或者对于某个发布版

$ pip install anastruct

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问题

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包含

• 桁架 :heavy_check_mark
• 梁 :heavy_check_mark
• 弯矩线 :heavy_check_mark
• 轴向力线 :heavy_check_mark
• 剪力线 :heavy_check_mark
• 位移线 :heavy_check_mark
• 铰支座 :heavy_check_mark
• 固定支座 :heavy_check_mark
• 弹簧支座 :heavy_check_mark
• 元素方向上的q载 :heavy_check_mark
• 节点在全局x, y方向的点荷载：√
• 恒载：√
• 全局y方向的q荷载：√
• 铰接元素：√
• 旋转弹簧：√
• 非线性节点：√
• 几何非线性：√
• 荷载情况和荷载组合：√
• 截面通用类型 - 矩形和圆形：√
• EU、US、UK钢材截面数据库：√

示例

from anastruct import SystemElements
import numpy as np

ss = SystemElements()
element_type = 'truss'

# Create 2 towers
width = 6
span = 30
k = 5e3

# create triangles
y = np.arange(1, 10) * np.pi
x = np.cos(y) * width * 0.5
x -= x.min()

for length in [0, span]:
    x_left_column = np.ones(y[::2].shape) * x.min() + length
    x_right_column = np.ones(y[::2].shape[0] + 1) * x.max() + length

    # add triangles
    ss.add_element_grid(x + length, y, element_type=element_type)
    # add vertical elements
    ss.add_element_grid(x_left_column, y[::2], element_type=element_type)
    ss.add_element_grid(x_right_column, np.r_[y[0], y[1::2], y[-1]], element_type=element_type)

    ss.add_support_spring(
        node_id=ss.find_node_id(vertex=[x_left_column[0], y[0]]),
        translation=2,
        k=k)
    ss.add_support_spring(
        node_id=ss.find_node_id(vertex=[x_right_column[0], y[0]]),
        translation=2,
        k=k)

# add top girder
ss.add_element_grid([0, width, span, span + width], np.ones(4) * y.max(), EI=10e3)

# Add stability elements at the bottom.
ss.add_truss_element([[0, y.min()], [width, y.min()]])
ss.add_truss_element([[span, y.min()], [span + width, y.min()]])

for el in ss.element_map.values():
    # apply wind load on elements that are vertical
    if np.isclose(np.sin(el.ai), 1):
        ss.q_load(
            q=1,
            element_id=el.id,
            direction='x'
        )

ss.show_structure()
ss.solve()
ss.show_displacement(factor=2)
ss.show_bending_moment()

from anastruct import SystemElements

ss = SystemElements(EA=15000, EI=5000)

# Add beams to the system.
ss.add_element(location=[0, 5])
ss.add_element(location=[[0, 5], [5, 5]])
ss.add_element(location=[[5, 5], [5, 0]])

# Add a fixed support at node 1.
ss.add_support_fixed(node_id=1)

# Add a rotational spring support at node 4.
ss.add_support_spring(node_id=4, translation=3, k=4000)

# Add loads.
ss.point_load(Fx=30, node_id=2)
ss.q_load(q=-10, element_id=2)

# Solve
ss.solve()

# Get visual results.
ss.show_structure()
ss.show_reaction_force()
ss.show_axial_force()
ss.show_shear_force()
ss.show_bending_moment()
ss.show_displacement()

实际应用案例。

非线性水积聚分析