目 录
- 一、前言
- 二、分析流程
- 三、输入文件
- 3.1 模型与荷载
- 3.2 分析控制数据
- 四、输出文件
- 五、参考文献
一、前言
SESAM （Super Element Structure Analysis Module）是由挪威船级社（DNV-GL）开发的一款有限元分析（FEA）系统，主要用于海洋工程结构的水动力分析和结构分析。它是以有限元位移法为基本原理进行开发的，由四大组程序组成：前处理器、水动力分析程序、结构分析程序和后处理器。各程序间通过 SESAM 接口文件/格式（Sesam Interface Files）实现数据的交换与传递。
SESAM 是海工结构分析领域的标准软件，由 Presel、Wadam、Wasim、Sestra、Simo、Riflex、Xtract、Stofat 等数十个程序构成。这些程序实现了 SESAM 的四大类功能，即：前处理、水动力分析、结构分析和后处理。由于 Wadam 等程序无法直接访问，为了方便建模与分析，SESAM 提供了 GeniE、HydroD、Sima（DeepC）等集成工具，用于驱动程序的运行。GeniE、HydroD 和 Sima/DeepC 分别是 SESAM 系统的建模及前处理模块、水动/静力计算模块和深水耦合分析模块。
| 序号 | 工具名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 01 | GeniE | Concept modelling of beam, plate and shell structures, Analysis workflows and Code checking |
| 02 | HydroD | Hydrodynamic and Hydrostatic analysis |
| 03 | Sima | Marine operations and mooring analyses |
Sestra（Linear structural analysis）是 SESAM 的静力和动力结构分析程序，它以有限单元法的位移公式为基本原理。除了线性结构分析，Sestra 还可以执行间隙/接触、拉压、线性屈曲、应力刚化和惯性释放等类型的分析。作为 SESAM 系统的结构分析求解器，Sestra 使用 GeniE 等创建的模型作为输入数据，并生成供各种后处理工具使用的结果数据。在 GeniE 中提交的结构分析是由 Sestra 进行求解计算的。
二、分析流程
在 Sestra 中，一个完整的计算包括以下步骤：（1）读入输入数据；（2）生成控制数组与单元矩阵；（3）合并与缩聚刚度矩阵与荷载向量；（4）确定解决方案；（5）计算位移、反力、应力等；（6）输出结果接口文件。执行 Sestra 分析所需的输入数据主要有：Analysis Control Data (commands)、由前处理器创建的 Input Interface Files (T-files)、由环境分析程序生成的 Loads Interface Files (L-files) 等。分析完成后，位移、反力、低层级超单元的单元力与应力等计算结果将存储在 Results Interface File (R-file) 。通过读取/操作 R 文件，SESAM 后处理器进行结果的后处理。
三、输入文件
| 序号 | 名称 | 类别 | 格式 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 01 | <prefix>T<n>.FEM | Input Interface File (model and load specification) | Text format | <prefix> is specified on the INAM command |
| 02 | <prefix>L<n>.FEM | Loads Interface File (loads specification) | Text or binary format | <prefix> is specified on the LNAM command |
| 03 | sestra.inp | Analysis control data | Text format | ---- |
| 04 | <prefix>S<n>.FEM | Analysis control data (additional) | Text format | <prefix> is specified on the INAM command |
3.1 模型与荷载
输入数据主要记录在输入接口文件（T-files — T*.FEM）和荷载接口文件（L-files — L*.FEM）内，输入接口文件（T文件）可由前处理程序创建（如 GeniE），荷载接口文件（L文件）可由水动力分析程序创建（如 HydroD）。在输入接口文件中，给出/包含/定义了节点坐标、单元定义、边界条件、材料数据、横截面、矩阵单元的矩阵数据等模型数据。在荷载接口文件中，定义了模型所承受的荷载数据。实际上，荷载接口文件是输入接口文件的子集，荷载数据也可以直接记录在输入接口文件内。
3.2 分析控制数据
在分析控制数据（Analysis Control Data）中，定义了分析类型、保存/重启动、结果计算等与分析相关的参数。这些数据存储在 Sestra .inp 文件中，并以 Sestra 命令的形式给出。每条命令包含 1 行或多行数据，且每行数据不超过 80 个字符。命令由命令类型和命令参数组成，每条命令的前四个字符标识了这条命令的类型，其余位置定义了命令参数。当命令多余 1 行时，从第二行起前 5 个字符均为空格。
四、输出文件
| 序号 | 名称 | 类别 | 格式 |
|---|---|---|---|
| 01 | <prefix>R<n>.SIF/SIN | Results Interface File (primary and derived results) | Text (SIF) or binary (SIN) format |
| 02 | <prefix>R<n>.SIF/SIN | Mass sum (effective mass matrix and mass centre) | CSV format |
| 03 | <prefix>_reactions_lohi<l>.csv | Reaction forces (base shear and overturning moment) | CSV format |
| 04 | <prefix>_reactions_RAO.csv | Response-amplitude operators (for steady-state response) | CSV format |
| 05 | Sestra.Lis | Listing file (operational log) | Text format |
结果接口文件（R-file — R*.SIF/R*.SIU/R*.SIN）用于将结果传递给 Xtract、Framework 等程序，以实现分析结果的呈现和进一步的计算。与此同时，R 文件（结果接口文件）也是长期存储结果最方便的介质。在默认情况下，Sestra 将模型数据、位移/速度/加速度、应力、反力等数据存储到 R 文件中。此外，刚度、质量、阻尼矩阵和荷载向量可以存储到 Matrix Interface File（M-file）。
在执行 Sestra 分析时，文件 Sestra.LIS 将出现在工作目录中。这是一个运作日志文件，其内记录了有关分析的必要信息。Sestra.LIS 文件中记录了 Sestra 分析所引用的输入命令文件（sestra.inp and <prefix>S<n>.FEM）、输入接口文件（<prefix>T<n>.FEM）和荷载接口文件（<prefix>L<n>.FEM）。来自 Sestra 的任何错误与警告信息也将出现在这个文件内。
五、参考文献
[1]. Sesam Feature Description - Sestra (Compute structural response to static and dynamic loading).
[2]. Sesam User Manual - Sestra (Compute structural response to static and dynamic loading).
[3]. Sesam Theory Manual - Sestra (Compute structural response to static and dynamic loading).
[4]. 关于风机 叶片/荷载/控制 方面的介绍请访问：https://www.zhihu.com/column/c_1485646874003058688
[5]. 关于风机 有限元分析 方面的介绍请访问：https://blog.csdn.net/shengyutou
[6]. 联系作者 ，Email： liyang@alu.hit.edu.cn，WeChat/Weixin： 761358045
[7]. 鸣谢：哈尔滨工业大学土木工程学院、金风科技中央研究院、三一集团
