IPSAA — 结构有限元分析与评估集成平台

1 IPSAA软件功能

IPSAA面向桥梁结构，但不局限于桥梁，亦可针对房屋结构和冷却塔结构等方面。IPSAA目前可开展如下类型的分析：

（1）静力荷载工况分析与组合；

（2）特征值分析；

（3）影响线分析；

（4）活载效应分析；

（5）车辆过桥耦合动力学分析。

2 IPSAA软件特色

IPSAA具有如下特色：

（1）包含空间梁单元Beam、杆单元Link、弹簧单元Spring和厚薄通用壳单元Shell4GA；

（2）支持4种建模方式：

（a）程序界面用户交互式输入，且支持包含各类数学函数在内的运算表达式；

（b）简洁、灵活的脚本命令覆盖全部前处理、计算和后处理操作；

（c）强大的AutoCAD交互功能支持导入线单元模型，仅需在打开的AutoCAD文件中执行选择操作即可导入模型；

（d）直接从Midas/Civil的mct文件中导入有限元分析模型。

（3）支持从AutoCAD中执行选择操作即可导入任意截面并自动计算截面属性；

（4）灵活的结点和单元的选择方式，可将选择的结点和单元按需导入到相关输入窗口，提高建模效率；

（5）有限元模型的刚度/质量/阻尼矩阵采用上三角按行压缩存储（RMUT）格式，线性方程组KX=F的求解采用基于OpenMP并行模式的多核并行求解器ParaSolver，计算效率显著高于常规Skyline存储方式下的计算方案；

（6）快速灵活的方式批量导出影响线；

（7）使用车辆动力学分析模型开展车辆过桥耦合动力学分析；

（8）提供完善的模型数据检查功能，并实时提供错误详情，降低建模复杂度；

（9）图形界面基于OpenGL，绘图流畅，支持用户鼠标点击或框选选择结点和单元；

（10）支持模型实体消隐、振型动画、位移图、内力效应图、影响线效应图和壳单元内力云图；

（11）提供强大的模型数据表格显示和编辑功能，提高建模效率；

（12）充分利用Windows .Net framework的Parallel Task Library实现数据检查和模型分析的高度并行化，程序运行流畅，计算速度快；

（13）多种程序启动模式。IPSAA支持常规Windows程序的界面启动执行方式和后台执行方式。其中，得益于强大的脚本命令，IPSAA可以被其它程序以后台执行方式运行并输出所有的分析结果。

以下展示IPSAA软件的部分执行界面。

图1 IPSAA从Midas/Civil的mct文件中导入有限元分析模型（Gif动画）

3.1 荷载展示

IPSAA支持自重荷载、结点集中荷载、单元集中荷载、单元分布荷载、单元均匀升温和单元梯度温度。

图2 IPSAA的结点集中荷载

图3 IPSAA的梁单元分布荷载

图4 IPSAA的梁单元梯度温度荷载

3.2 有限元模型展示

图5 IPSAA中的连续刚构桥

图6 IPSAA中的斜拉桥

3.2 有限元分析结果展示

图7 IPSAA中连续刚构桥自重作用下的位移（消隐）

图8 IPSAA中斜拉桥自重作用下的位移（未消隐）

图9 IPSAA中斜拉桥自重作用下的位移（消隐）

图10 IPSAA中斜拉桥自重作用下的弯矩分布图

图11 IPSAA中汽车-桥梁耦合动力学分析中的桥梁跨中位移时程

图12 IPSAA中汽车-桥梁耦合动力学分析中的车辆加速度时程