NHERI SIMCENTER 发布四款新开源软件
本文根据SimCenter最新官网新闻翻译整理
美国国家科学基金(NSF)近期启动了为期5年的NHERI (Natural hazards engineering research infrastructure)计划，重点支持8个物理实验平台及一个计算模拟平台的建设和研究。2016年美国加州伯克利大学(UC Berkeley) 获得了NHERI 的计算、建模和模拟中心(Computational Modeling and Simulation Center，简称SimCenter)资助，经费1100万美元。SimCenter的简介：美国科学基金委新资助的多灾害模拟中心SimCenter简介
NHERI SimCenter的职责是为自然灾害工程研究和教育界提供新一代数值模拟与仿真软件工具，以及软件的用户指导和相关的教育产品，从而提高国家对结构、生命线工程和社区所受自然灾害影响的模拟能力。
NHERI SimCenter作为自然灾害模拟软件开发者，能在减灾措施的需求和有效性方面帮助领导人做出明智的决定。
NHERI SimCenter最近发布了三款研究工具和它的第三个教育工具来支持自然灾害工程研究，具体信息如下。
研究工具
1. Regional Earthquake Workflow and Testbed
区域地震工作流 (Regional Earthquake Workflow) 是SimCenter发布的支持自然灾害工程研究的应用集成框架中的第一个示范。这个可扩展的应用集成框架属于新一代软件工具，旨在推进区域尺度的灾害情景模拟。
这个应用集成框架包含以下几个部分：建筑信息模型、灾害事件、损失计算以及连接执行模拟分析的其他软件的API。虽然这个工作流是为高性能计算机而设计，但SimCenter也发布了一个支持开发和测试的本地执行版本。
用户可以使用区域地震工作流来从区域尺度研究地震对社会造成的影响。
这个工作流的一个应用是SimCenter的地震测试平台，SimCenter用它评估了一个M7.0地震对旧金山湾区造成的影响。评估考虑了这片区域的180万栋建筑，通过易损性数据和用户群体提供的模拟软件计算得到了区域的建筑损伤和经济损失情况。
尽管SimCenter的地震测试平台与其他类似区域性灾害情景模拟有着相似之处，但SimCenter希望通过湾区地震模拟案例来鼓励用户在他们自己的研究中采用并扩展这个工作流。
若想了解SimCenter的地震测试平台，或想增加这个工作流的功能，或想扩展测试平台适用的灾害种类，请联系NHERI-SimCenter@berkeley.edu。
开源网址：https://github.com/NHERI-SimCenter/WorkflowRegionalEarthquake
有关Regional Earthquake Workflow and Testbed的工作，可参考相关文章：美国NSF SimCenter+清华城市弹塑性分析=旧金山184万建筑地震模拟
(a) GIF动画
(b) 高清视频
旧金山建筑地震场景模拟
2. Computational Wind Engineering – Uncertainty Quantification Tool
CWE-UQ (Computational Wind Engineering – Uncertainty Quantification Tool) 是一个基于OpenFOAM的计算流体力学 (CFD, Computational Fluid Dynamics) 分析软件，可以用来分析风对刚体结构的影响和响应。
CWE-UQ能利用DesignSafe-CI高性能计算资源来进行CFD计算，以减轻用户本地计算机的计算压力。软件支持用户自定义的流入工况，并且未来版本将加入不确定性定量化分析(UQ, Uncertainty Quantification)，以支持和推进计算风工程研究。
开源网址：https://github.com/NHERI-SimCenter/CWE-Simulation-Tool
3. Uncertainty Quantification Finite Element Application
uqFEM (Uncertainty Quantification Finite Element Application) 在一个简单的用户界面下结合了现有的有限元 (FE, Finite Element) 软件和UQ分析软件来推进UQ分析在自然灾害工程研究领域的应用。
通过这个App，工程师可以定义和标记感兴趣的随机变量来对一个新建的或已建好的有限元模型进行UQ分析。为了克服执行这类概率分析通常会带来的计算压力，用户可以不在本地计算机上执行程序，而选择将这这些模拟分析搬到通过DesignSafe-CI可获取的TACC Stampede超级计算机上。
开源网址：https://github.com/NHERI-SimCenter/uqFEM
教育工具
教育工具致力于为本科生和研究生提供自然灾害工程研究的机会，包括工程系统响应模拟的参数影响研究和假设影响研究，以及工程系统面对自然灾害的抗力需求研究等。老师能在高中工科课程上利用这些工具来给学生们介绍仿真模拟、系统响应和防灾需求的概念。
4. Earthquake Versus Wind Application
用户可以使用EVW (Earthquake Versus Wind Application) 来比较建筑在地震荷载和风荷载下的响应。在EVW中，通过对建筑的楼层重量、楼层特性和几何形状进行建模，用户可以同时模拟并观察建筑在不同荷载下的动力特性。用户可以从预先定义的一系列地震动加速度时程记录中选择地震动作为地震输入，也可以自己提供地震动数据来施加地震荷载。施加在楼层上的风荷载通过考虑了阵风速度、地面粗糙度、阻力系数以及建筑高度和宽度的随机过程来确定。软件的GUI能够显示建筑动力特性、基底剪力、弯矩图以及时程响应动画。
开源网址：https://github.com/NHERI-SimCenter/EVW
关于SimCenter和NHERI计划的一些信息
顾栋炼
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