🕋力-位移滞回曲线分析工具

📖 文档

用于分析结构循环加载试验中力-位移滞回曲线

📋 目录

概述
功能特性
系统要求
安装说明
数据格式要求
分析方法
平滑算法
性能指标
键盘快捷键
常见问题
贡献指南
引用说明

🌟 概述

本应用程序专为从事结构试验数据分析的研究人员、工程师和学生设计。它提供了循环加载试验中力-位移滞回曲线的自动化分析，广泛应用于地震工程、结构动力学和材料测试领域。

能干什么？

自动滞回环检测：识别并提取单个加载循环
骨架曲线提取：使用两种不同方法推导骨架曲线
高级平滑处理：七种插值算法
综合指标计算：计算结构性能指标
延性分析：七种不同的延性系数计算方法

✨ 功能特性

📊 数据分析功能

功能	描述
滞回环提取	从连续试验数据中自动识别和分离单个加载循环
骨架曲线生成	两种方法：(1) 外包络线追踪，(2) 峰值点连接
方向特定分析	分析正向、负向或同时分析两个方向
数据过滤	可选择仅保留每个位移水平的第一个循环（用于重复循环）
峰值检测	自动识别局部最大值和最小值
起始点识别	智能检测骨架曲线的原点

📈 可视化功能

双绘图模式：
- 点线图：原始数据点用线连接
- 平滑曲线图：使用高级算法插值的平滑曲线
交互式控制：
- 鼠标滚轮缩放（以光标位置为中心）
- 平移和拖动导航
- 完整的matplotlib工具栏集成
- 重置视图到原始范围
- 导出高分辨率图形
可自定义显示：
- 切换原始数据点显示/隐藏
- 可调整插值点密度（100-1000点）
- 正负曲线颜色编码
- 标注峰值点和起始点
- 专业网格和坐标轴格式

🔧 处理算法

七种平滑方法：

PCHIP（分段三次埃尔米特插值多项式）
- 保形插值
- 无过冲或振荡
- 最适合：保持数据趋势
Akima（Akima样条插值）
- 自然平滑曲线
- 相比三次样条减少振荡
- 最适合：在保持形状的同时减少波动
贝塞尔曲线
- 超平滑的演示级曲线
- 可调整控制点密度（10-100%）
- 最适合：可视化和演示
B样条（基样条）
- 具有可调参数的超平滑曲线
- 为了平滑性可能偏离原始点
- 最适合：当精确性不重要时的最大平滑度
Savitzky-Golay滤波器
- 在平滑的同时保留峰值等特征
- 可调窗口大小（奇数）
- 最适合：在保持重要特征的同时降噪
UnivariateSpline（单变量样条）
- 通用型，具有可调平滑因子
- s=0强制精确插值，较大的s增加平滑度
- 最适合：灵活的平滑需求
CubicSpline（三次样条）
- 精确通过所有数据点
- 节点处二阶导数连续
- 最适合：具有平滑过渡的精确插值

🧮 延性计算方法

七种国际公认的方法：

方法	描述	应用
几何法	基于峰值荷载的75%	一般结构分析
能量法	基于能量耗散	基于能量的设计
Park法	基于刚度的退化准则	抗震设计（Park & Ang）
最远点法	距峰值线最大距离	保守估计
ASCE法	峰值荷载60%准则	美国抗震规范
EEEP（等效能量法）	能量等效原则	基于性能的设计
弹性屈服法	初始刚度交点	传统屈服点定义

📑 报告

三个详细的输出选项卡：

图形显示：
- 带颜色编码循环的滞回曲线
- 骨架曲线（正向和负向）
- 用星号标记的峰值点
- 高亮显示的起始点
- 交互式图例
性能指标报告：
- 文件信息
- 位移相关指标
- 力学性能
- 能量耗散指标
- 阻尼系数
- 退化指标
- 延性系数
逐循环详情：
- 单个循环属性表
- 每个循环的峰值位移和力
- 循环面积（能量耗散）
- 统计摘要

💻 系统要求

软件要求

操作系统：
- Windows 10/11（64位）
- macOS 10.14或更高版本
- Linux（Ubuntu 18.04+、Fedora 30+或同等版本）
Python：版本3.7或更高

所需Python包

包	版本	用途
numpy	≥1.19.0	数值计算
pandas	≥1.1.0	数据处理
PySide6	≥6.0.0	GUI框架
matplotlib	≥3.3.0	绘图和可视化
scipy	≥1.5.0	科学计算和插值
openpyxl	≥3.0.0	Excel文件支持

🚀 安装说明

方法1：使用pip（推荐）

步骤1：安装Python

从python.org下载并安装Python 3.7+

重要：安装时勾选"Add Python to PATH"

步骤2：验证安装

打开终端/命令提示符并验证：

python --version
# 应显示：Python 3.7.x或更高版本

步骤3：安装依赖

# 导航到项目目录
cd path/to/HysAnalysis_MultiLang

# 安装所有必需的包
pip install numpy pandas PySide6 matplotlib scipy openpyxl

或使用requirements文件：

pip install -r requirements.txt

步骤4：运行应用程序

python HysAnalysis_MultiLang.py

方法2：使用Conda（替代方案）

# 创建新环境
conda create -n hys_analysis python=3.9

# 激活环境
conda activate hys_analysis

# 安装包
conda install numpy pandas matplotlib scipy openpyxl
pip install PySide6

# 运行应用程序
python HysAnalysis_MultiLang.py

方法3：可移植可执行文件

Windows用户：可从发布页面下载独立可执行文件。

Mac/Linux的独立可执行版本将在未来版本中提供。

📁 数据格式要求

支持的文件格式

格式	扩展名	备注
文本	`.txt`	空格或制表符分隔
CSV	`.csv`	逗号分隔值
Excel	`.xls`, `.xlsx`	使用第一个工作表

数据结构

必需列（最少2列）

第1列：位移（mm）
第2列：力（N或kN）

格式示例

示例1：空格分隔的文本文件（`.txt`）

0.00      0.00
0.12      1.23
0.24      2.45
0.36      3.67
-0.15    -1.89
-0.30    -3.78
...

示例2：制表符分隔的文本文件（`.txt`）

0.00	0.00
0.12	1.23
0.24	2.45
0.36	3.67
-0.15	-1.89
-0.30	-3.78
...

示例3：CSV文件（`.csv`）

0.00,0.00
0.12,1.23
0.24,2.45
0.36,3.67
-0.15,-1.89
-0.30,-3.78
...

示例4：带标题的CSV（标题将被忽略）

位移_mm,力_kN
0.00,0.00
0.12,1.23
0.24,2.45
...

示例5：Excel文件（`.xlsx`）

     A          B
1   0.00       0.00
2   0.12       1.23
3   0.24       2.45
4   0.36       3.67
5  -0.15      -1.89
6  -0.30      -3.78
...

数据要求

✅ 必需：

至少10个数据点（最好100+）
至少两列
仅数值（除可选标题外无文本）
按时间顺序排列（试验时间序列）

✅ 推荐：

200+数据点以获得平滑曲线
一致的采样率
完整的加载循环（返回到接近零）
正向和负向位移

❌ 不支持：

多个标题或注释行
数据中的非数字字符
缺失值（NaN、空单元格）
数据列中的日期/时间戳

数据质量提示

单位：
- 位移通常以mm为单位
- 力以N（或kN）为单位
- 混合单位会影响指标计算
零点：
- 第一个点应接近（0, 0）
- 如果不是，工具会自动调整位移偏移
噪声：
- 可接受小的测量噪声
- 如需要可使用平滑算法
- Savitzky-Golay滤波器适用于噪声数据
采样：
- 采样率越高=曲线细节越好
- 推荐：每个循环>100个点
- 最小值：每个循环约20个点

预处理（自动）

工具会自动：

删除重复的位移值（保留最大力）
调整零点到第一次加载
过滤接近零的值（<范围的0.1%）
如需要按位移排序

🔬 分析方法

骨架曲线提取

方法1：外包络线

算法：

从原点（0, 0）开始
对于正向：
- 找到位移开始增加的第一个点
- 跟踪迄今为止看到的最大位移
- 如果位移>之前最大值+阈值，则添加点
对负向重复

特点：

创建平滑的单调递增曲线
代表绝对最大承载力
大多数规范中的标准方法
对单个循环变化不太敏感

最适合：

标准抗震分析
基于规范的评估
比较不同试件
报告极限承载力

方法2：峰值点

算法：

识别力-位移数据中的所有局部最大值（峰值）
对于正峰值：
- 找到第1个负峰值和第2个正峰值之间在y轴上的交点
- 将此起始点连接到每个后续正峰值
对负峰值重复

特点：

捕获单个循环行为
可能显示非单调变化
更详细的表示
对测试协议敏感

最适合：

详细的逐循环分析
退化模式研究
循环行为研究
非标准加载协议

延性系数计算方法

延性（μ）=极限位移/屈服位移

关键区别在于如何定义"屈服位移"：

1. 几何法

定义：峰值荷载的75%处屈服

计算：

$$ F_{yield} = 0.75 \times F_{peak} $$

$$ μ = D_{peak} / D_{yield} $$

其中，

$F_{yield}$ — 屈服荷载；

$F_{peak}$ — 峰值荷载；

$D_{yield}$ — 屈服位移；

$D_{peak}$ — 峰值位移。

优点：

简单直观
实践中广泛使用
易于重现

缺点：

75%的选择是任意的
不考虑能量或刚度

典型范围：设计良好的结构为2-6

2. 能量法

定义：基于等效能量耗散

计算：

$$ \text{总能量} = \text{骨架曲线下的面积} $$

$$ D_{yield} = \frac{2 \times \text{总能量}}{F_{peak}} $$

$$ \mu = \frac{D_{peak}}{D_{yield}} $$

其中，

$\text{总能量}$ — 总能量耗散；

$D_{yield}$ — 屈服位移；

$D_{peak}$ — 峰值位移；

$F_{peak}$ — 峰值荷载；

$\mu$ — 延性比。

优点：

基于能量（物理意义明确）
考虑整体行为

缺点：

可能给出比几何法更高的值
对曲线形状敏感

典型范围：3-8

3. Park法

定义：刚度退化到初始值的1/3

计算：

$$ K_{initial} = \text{骨架曲线的初始斜率} $$

$$ K_{yield} = \frac{K_{initial}}{3} $$

$$ \text{找到当前刚度等于$K_{yield}$的位移$D_{yield}$} $$

$$ \mu = \frac{D_{peak}}{D_{yield}} $$

其中，

$K_{initial}$ — 初始刚度；

$K_{yield}$ — 屈服刚度（初始值的1/3）；

$D_{yield}$ — 屈服位移；

$D_{peak}$ — 峰值位移；

$\mu$ — 延性比。

优点：

基于刚度退化
抗震研究中常用
与Park & Ang损伤模型兼容

缺点：

需要明确的初始线性区域
可能较为保守

参考文献：Park, Y., & Ang, A. H. ‐S. (1985). Mechanistic Seismic Damage Model for Reinforced Concrete. Journal of Structural Engineering, 111(4), 722–739. https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9445(1985)111:4(722)

典型范围：2-5

4. 最远点法

定义：距原点到峰值连线最远的点

计算：

定义从原点$(0, 0)$到峰值点$(D_{peak}, F_{peak})$的直线

对于骨架曲线上的每个点$(D_i, F_i)$，计算垂直距离：

$$ d_i = \frac{|F_{peak} \cdot D_i - D_{peak} \cdot F_i|}{\sqrt{D_{peak}^2 + F_{peak}^2}} $$

$$ D_{yield} = D_i \text{ 在 } \max(d_i) \text{ 处} $$

$$ \mu = \frac{D_{peak}}{D_{yield}} $$

其中，

$D_i$ — 点$i$的位移；

$F_i$ — 点$i$的力；

$d_i$ — 点$i$到直线的垂直距离；

$D_{yield}$ — 屈服位移（在最大距离处）；

$D_{peak}$ — 峰值位移；

$F_{peak}$ — 峰值力；

$\mu$ — 延性比。

优点：

屈服的几何解释
识别明确的过渡点
独立于任意阈值

缺点：

可能受数据噪声影响
可能需要先平滑

典型范围：3-7

5. ASCE法

定义：峰值荷载的60%处屈服

计算：

$$ F_{yield} = 0.60 \times F_{peak} $$

$$ \text{找到} F = F_{yield} \text{时的位移} $$

$$ \mu = \frac{D_{peak}}{D_{yield}} $$

其中，

$F_{yield}$ — 屈服荷载；

$F_{peak}$ — 峰值荷载；

$D_{yield}$ — 屈服位移；

$D_{peak}$ — 峰值位移；

$\mu$ — 延性比。

优点：

基于美国抗震规范
ASCE 41评估标准
比几何法更保守

缺点：

仍是任意阈值
与其他国际规范不同

参考文献：ASCE 41-17 (2017). Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings. American Society of Civil Engineers. https://doi.org/10.1061/9780784414859

典型范围：2-5

6. EEEP（等效能量弹塑性法）

定义：具有等效能量的双线性曲线

计算：

$$ E_{actual} = \text{骨架曲线下的面积} $$

构建具有以下特征的双线性曲线：

弹性段：$(0, 0) \to (D_{yield}, F_{peak})$
塑性平台：从$D_{yield}$到$D_{peak}$，$F = F_{peak}$

调整$D_{yield}$直到：$E_{bilinear} = E_{actual}$

$$ \mu = \frac{D_{peak}}{D_{yield}} $$

其中，

$E_{actual}$ — 实际骨架曲线下的能量；

$E_{bilinear}$ — 等效双线性曲线下的能量；

$D_{yield}$ — 屈服位移（调整以实现能量等效）；

$D_{peak}$ — 峰值位移；

$F_{peak}$ — 峰值力；

$\mu$ — 延性比。

优点：

能量等效（FEMA标准）
基于性能的设计中常用
考虑屈服后行为

缺点：

需要迭代
计算量较大

参考文献：FEMA 356, ATC-40

典型范围：3-6

7. 弹性屈服法

定义：初始刚度线与峰值力的交点

计算：

$$ K_{initial} = \text{初始弹性斜率} $$

$$ D_{yield} = \frac{F_{peak}}{K_{initial}} $$

$$ \mu = \frac{D_{peak}}{D_{yield}} $$

其中，

$K_{initial}$ — 初始弹性刚度；

$F_{peak}$ — 峰值力；

$D_{yield}$ — 屈服位移；

$D_{peak}$ — 峰值位移；

$\mu$ — 延性比。

优点：

最简单的方法
基于弹性假设
物理意义明确

缺点：

经常低估延性
忽略实际屈服行为
非常保守

典型范围：1.5-4

方法比较表

方法	复杂度	保守性	最佳应用
几何法	低	中等	一般分析
能量法	中等	低	设计优化
Park法	中等	高	损伤评估
最远点法	中等	中等	研究
ASCE法	低	高	规范合规性（美国）
EEEP法	高	中等	基于性能的设计
弹性法	低	非常高	快速估算

🎨 平滑算法

算法选择指南

使用峰值点连接方法绘制曲线可以获得更好的平滑效果。

需要平滑？
  ├─ 是 → 主要目标？
  │         ├─ 精确数据 → CubicSpline
  │         ├─ 保持形状 → PCHIP或Akima
  │         ├─ 最大平滑 → Bézier或BSpline
  │         ├─ 减少噪声 → Savitzky-Golay
  │         └─ 灵活性 → UnivariateSpline
  └─ 否 → 使用点线图

详细算法描述

1. PCHIP（分段三次埃尔米特）

数学基础：具有连续一阶导数的分段三次多项式

特性：

保形（保持单调性）
点之间无过冲
局部支持（改变一个点仅影响附近段）

何时使用：

具有单调段的数据
过冲不可接受时
结构测试数据（物理上真实）

2. Akima样条

数学基础：具有局部曲率估计的修正三次样条

特性：

比标准三次样条振荡更少
外观更自然的曲线
局部支持

何时使用：

具有平缓曲线的数据
想要自然平滑时
避免峰值附近振荡

3. 贝塞尔曲线

数学基础：伯恩斯坦多项式参数曲线

特性：

极其平滑
不一定通过所有点
可通过控制点调整

何时使用：

演示图形
出版质量图表
美观的平滑度>准确性时

参数：

控制点密度（10-100%）
- 10%：超平滑，可能明显偏离
- 50%：平衡
- 100%：更接近原始数据

推荐设置：

演示：20-30%
技术报告：40-60%
数据验证：80-100%

4. B样条

数学基础：具有平滑参数的基样条

特性：

非常平滑的曲线
控制与点的偏差
可调平滑度

何时使用：

需要最大平滑度
可接受偏离精确点
艺术渲染

5. Savitzky-Golay滤波器

数学基础：移动窗口中的最小二乘多项式拟合

特性：

保留特征（峰值、谷值）
减少高频噪声
保持峰值位置

何时使用：

噪声数据
需要保留峰值位置
信号处理应用

6. UnivariateSpline（单变量样条）

数学基础：具有可调参数的平滑样条

特性：

平滑度和拟合之间的平衡
广泛适用
可调权衡

何时使用：

通用平滑
想要精细控制时
大多数情况的默认选择

7. CubicSpline（三次样条）

数学基础：具有连续二阶导数的三次多项式

特性：

精确通过所有点
平滑过渡
点之间可能振荡

何时使用：

需要精确插值
信任所有数据点
想要平滑导数

📊 性能指标

指标类别和定义

1. 位移相关指标

峰值位移（D_max）

定义：试验期间达到的最大绝对位移

$$ D_{max,positive} = max(displacement) $$

$$ D_{max,negative} = min(displacement) $$

残余变形（D_res）

定义：卸载后的永久位移

$$ D_{res} = displacement_{\text{最终点}} $$

2. 力学性能

峰值荷载（F_max）

定义：试验期间的最大力

$$ F_{max,positive} = max(Force) $$

$$ F_{max,negative} = min(Force) $$

初始刚度（K₀）

定义：初始线弹性区域的斜率

$$ K_0 = ΔF / ΔD \text{（数据的前约5-10%）} $$

计算方法：

取前5-20个数据点（或数据的前10%）
排除接近零的点（噪声阈值）
线性回归找到斜率

割线刚度（K_sec）

定义：从原点到峰值点的斜率

$$ K_{sec} = F_{max} / D_{max} $$

关系：

$K_{sec} < K_{0}$（总是如此，由于损伤/屈服）

比值$K_{sec}/K_{0}$表示退化程度

3. 能量指标

总滞回环面积（E_total）

定义：所有滞回环围成的面积之和

公式：

$$ E_{total} = \sum_{i=1}^{n} A_i $$

$$ A_i = \oint F , dD \text{（循环}i\text{的线积分）} $$

$$ A_i = \sum_{j=1}^{m-1} \frac{1}{2}(F_j + F_{j+1})(D_{j+1} - D_j) $$

其中，

$E_{total}$ — 总滞回能量；

$A_i$ — 循环$i$的面积；

$n$ — 循环数；

$F$ — 力；

$D$ — 位移；

$m$ — 循环中的数据点数。

累积能量耗散

定义：与总滞回环面积相同

$$ E_{cumulative} = E_{total} $$

平均循环能量（E_avg）

定义：每个循环的平均能量

$$ E_{avg} = \frac{E_{total}}{n_{loops}} $$

其中，

$E_{avg}$ — 平均循环能量；

$E_{total}$ — 总滞回能量；

$n_{loops}$ — 循环数。

最大循环能量（E_max）

定义：单个最大循环面积

$$ E_{max} = \max(A_i) \text{ 对所有 } i $$

其中，

$E_{max}$ — 最大循环能量；

$A_i$ — 循环$i$的面积。

等效粘滞阻尼系数（ξ_eq）

定义：耗散能量与弹性应变能的比值

$$ \xi_{eq} = \frac{E_{dissipated}}{2\pi \times E_{elastic}} $$

$$ E_{elastic} = \frac{1}{2} D_{max} F_{max} $$

其中，

$\xi_{eq}$ — 等效粘滞阻尼比；

$E_{dissipated}$ — 滞回环面积；

$E_{elastic}$ — 弹性应变能（三角形面积）；

$D_{max}$ — 最大位移；

$F_{max}$ — 最大力。

单位：无量纲（通常以%表示）

参考：通常与5%阻尼（常见设计假设）比较

4. 退化指标

强度退化（SD）

定义：承载力下降的百分比

$$ SD_{positive} = \frac{F_{first} - F_{last}}{F_{first}} \times 100% $$

$$ SD_{negative} = \frac{F_{first} - F_{last}}{F_{first}} \times 100% $$

其中，

$SD_{positive}$ — 正向强度退化；

$SD_{negative}$ — 负向强度退化；

$F_{first}$ — 第一个循环的峰值力；

$F_{last}$ — 最后一个循环的峰值力。

刚度退化（KD）

定义：刚度下降的百分比

$$ KD = \frac{K_{initial} - K_{secant}}{K_{initial}} \times 100% $$

其中，

$KD$ — 刚度退化；

$K_{initial}$ — 初始刚度；

$K_{secant}$ — 割线刚度。

解释：

更高=更多损伤/屈服
更低=更多弹性行为

注意：对于延性设计，高刚度退化是预期的且可接受的

5. 延性系数（μ）

定义：极限位移与屈服位移的比值

单位：无量纲

方法：见延性方法部分

指标关系

能量耗散 ↔ 等效阻尼
    ↕
延性 ↔ 力降低系数
    ↕
退化 ← 累积损伤

质量指标

良好的抗震性能：

✓ 高延性
✓ 高能量耗散
✓ 高等效阻尼
✓ 适度的强度退化
✓ 可接受的残余变形

较差的性能：

✗ 低延性
✗ 低能量耗散
✗ 严重的强度退化
✗ 大的残余变形
✗ 突然破坏（骨架曲线无平台）

⌨️ 键盘快捷键

快捷键	操作	上下文
Delete	删除选定文件	在列表中选择文件时
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Ctrl + A	全选文本	在文本结果面板中
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Ctrl + Home	重置图形视图	图形激活时

Matplotlib工具栏快捷键

键	操作
Home / H	重置原始视图
左箭头	上一个视图
右箭头	下一个视图
P	平移/缩放模式
O	缩放到矩形
S	保存图形
G	切换网格
L	切换对数/线性Y轴
K	切换对数/线性X轴

❓ 常见问题

一般问题

Q1：此工具适合哪些类型的测试？

答：任何产生力-位移数据的循环加载测试：

准静态循环测试
拟动力测试
慢速循环测试（非高速动力测试）
结构构件：梁、柱、墙、连接
材料：混凝土、钢、木材、复合材料
装置：阻尼器、隔震器、能量耗散器

不适合：

高速冲击测试
真正的动力测试（频率相关）
非力学测试

Q2：我可以分析不同单位的力-变形数据吗？

答：可以，但是：

工具假设位移单位为mm，力单位为N
如果使用不同单位：
- 指标值将以您的输入单位为准
- 标签仍显示"mm"和"N"（仅外观）
- 您负责解释结果
推荐：导入前转换为mm和N

Q3：我需要多少个数据点？

答：

最少：总共约50个点，每个循环约10个
推荐：总共200+个点，每个循环30+个
理想：总共500+个点，每个循环50+个

点数越多=曲线越平滑，指标越准确

Q4：我可以分析单调（推覆）测试吗？

答：部分可以：

工具将加载数据并绘图
可以提取骨架曲线
计算峰值荷载和刚度
但是：无滞回环（需要循环加载）
能量指标将为零或不准确
最好使用专门的推覆分析工具

技术问题

Q5：为什么不同的平滑算法给出不同的结果？

答：算法具有不同的数学特性：

有些保留峰值（SG滤波器、PCHIP）
有些优先考虑平滑度（Bézier、B样条）
有些精确通过点（Cubic）
权衡：平滑度↔准确性

用于分析：使用PCHIP或最小平滑用于演示：使用适度设置的Bézier

Q6：我的延性值与手工计算不同。为什么？

答：常见原因：

不同的屈服点定义：您的方法vs软件方法
数据预处理：工具自动过滤接近零的值
骨架曲线提取：手动vs自动峰值检测
舍入：显示舍入到2-4位小数

验证：

检查中间值（屈服位移、极限位移）
尝试不同的延性方法

Q7：我可以导出数值数据（不仅仅是图形）吗？

答：目前：

图形：可以（通过工具栏导出PNG、PDF、SVG）
文本报告：从选项卡2和3复制（Ctrl+C）
数值数据：无直接CSV导出

变通方法：

复制文本报告
粘贴到Excel
使用"分列"功能

未来功能：计划直接CSV/Excel导出

Q8：工具是否考虑P-Delta效应？

答：不考虑。工具按原样分析数据。

如果您的测试数据包括P-Delta，结果反映总体行为
如果您想要纯构件响应，请在导入前应用P-Delta修正
P-Delta与构件行为的分离是用户的责任

Q9：我可以分析非对称加载的测试吗？

答：可以：

工具独立处理正向和负向
适当时分别计算指标
如需要，使用"方向"设置聚焦一个方向
非对称性在单独的正/负指标中捕获

Q10：如果我的测试从预加载（而非零）开始怎么办？

答：工具自动调整：

检测第一个"加载"点
减去偏移以将位移移至零原点
如适当处理力偏移
在选项卡2报告中检查起始点

如果调整不正确：

导入前手动调整数据
确保第一个点在零或接近零

数据问题

Q11：我的数据文件有3+列。使用哪些列？

答：仅前两列：

第1列：位移
第2列：力
第3+列：忽略

确保文件中列顺序正确

Q12：我可以从ABAQUS/ANSYS/SAP2000导入数据吗？

答：如果导出为CSV/TXT格式，可以：

ABAQUS：

1. Results → Field Output → Create XY Data
2. 选择位移和力
3. Save XY Data → ASCII格式

SAP2000：

1. Display → Show Tables
2. 选择节点位移和力
3. Export → CSV

ANSYS：

1. POST1 → List Results → Nodal Solution
2. Write to file → 位移、力
3. 格式化为空格分隔文本

然后导入导出的文件

Q13：我的测试是英寸和kip。我需要转换吗？

答：推荐：是的，转换为mm和N

如果不转换：

指标将以您的单位（kip、in）为准
标签将显示"N"和"mm"（误导）
无计算错误，只是单位标签不匹配

转换：

1 kip = 4448.22 N
1 inch = 25.4 mm

错误问题

Q14：我得到"平滑插值失败"。怎么办？

答：这意味着算法无法处理您的数据

尝试：

切换算法：尝试PCHIP或Akima（最稳健）
减少点数：将插值点降至100
检查数据：删除重复的x值，确保排序
禁用平滑：使用点线图

如果仍然存在：您的数据可能具有与该算法不兼容的结构

Q15：为什么没有检测到滞回环？

答：环检测的要求：

数据必须有"峰值"（局部最大值）
位移必须反向
每个环至少3个点
足够的位移范围（>最大值的0.1%）

检查：

测试是循环的吗？（非单调）
是否有明显的峰值？
位移是否变化？

查看选项卡1图形以直观检查

使用问题

Q16：我可以在论文/出版物中使用此工具吗？

答：可以！这是开源软件

请引用为：

[S. Xiao]. (2025). HysAnalysis. Force-Displacement Hysteresis Curve Analysis Tool. 
GitHub repository: [https://github.com/GarGarfie/HysAnalysis]

还要提及：

软件版本
使用的分析方法
所做的任何自定义

Q17：我可以修改代码吗？

答：可以，它是开源的

常见修改：

添加新的延性方法
自定义指标计算
添加导出格式
与其他工具集成

如果您改进了它，请考虑回馈！

🤝 贡献指南

我们欢迎贡献！

贡献方式

报告错误：
- 开一个issue并详细描述
- 如可能包括示例数据
- 指定Python版本、操作系统
建议功能：
- 开一个带"功能请求"标签的issue
- 解释用例
- 提供示例
改进文档：
- 修正拼写错误
- 添加示例
- 翻译成新语言
代码贡献：
- Fork仓库
- 创建功能分支
- 进行更改
- 提交拉取请求

📚 引用说明

如果您在研究中使用此工具，请引用：

@software{HysAnalysis,
  author = {[S. Xiao]},
  title = {Force-Displacement Hysteresis Curve Analysis Tool},
  year = {2025},
  publisher = {GitHub},
  url = {[https://github.com/GarGarfie/HysAnalysis]}
}

您也可以使用开源参考文献管理器如Zotero直接从此页面捕获引用。

🙏 致谢

此工具使用以下开源库：

NumPy：数值计算
Pandas：数据处理
PySide6：GUI框架（Python的Qt）
Matplotlib：可视化
SciPy：科学计算

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🕋力-位移滞回曲线分析工具

📖 文档

📋 目录

🌟 概述

能干什么？

✨ 功能特性

📊 数据分析功能

📈 可视化功能

🔧 处理算法

七种平滑方法：

🧮 延性计算方法

📑 报告

💻 系统要求

软件要求

所需Python包

🚀 安装说明

方法1：使用pip（推荐）

步骤1：安装Python

步骤2：验证安装

步骤3：安装依赖

步骤4：运行应用程序

方法2：使用Conda（替代方案）

方法3：可移植可执行文件

📁 数据格式要求

支持的文件格式

数据结构

必需列（最少2列）

格式示例

示例1：空格分隔的文本文件（.txt）

示例2：制表符分隔的文本文件（.txt）

示例3：CSV文件（.csv）

示例4：带标题的CSV（标题将被忽略）

示例5：Excel文件（.xlsx）

数据要求

数据质量提示

预处理（自动）

🔬 分析方法

骨架曲线提取

方法1：外包络线

方法2：峰值点

延性系数计算方法

1. 几何法

2. 能量法

3. Park法

4. 最远点法

5. ASCE法

6. EEEP（等效能量弹塑性法）

7. 弹性屈服法

方法比较表

🎨 平滑算法

算法选择指南

详细算法描述

1. PCHIP（分段三次埃尔米特）

2. Akima样条

3. 贝塞尔曲线

4. B样条

5. Savitzky-Golay滤波器

6. UnivariateSpline（单变量样条）

7. CubicSpline（三次样条）

📊 性能指标

指标类别和定义

1. 位移相关指标

峰值位移（Dmax）

残余变形（Dres）

2. 力学性能

峰值荷载（Fmax）

初始刚度（K0）

割线刚度（Ksec）

3. 能量指标

总滞回环面积（Etotal）

累积能量耗散

平均循环能量（Eavg）

最大循环能量（Emax）

等效粘滞阻尼系数（ξeq）

示例1：空格分隔的文本文件（`.txt`）

示例2：制表符分隔的文本文件（`.txt`）

示例3：CSV文件（`.csv`）

示例5：Excel文件（`.xlsx`）

峰值位移（D_max）

残余变形（D_res）

峰值荷载（F_max）

初始刚度（K₀）

割线刚度（K_sec）

总滞回环面积（E_total）

平均循环能量（E_avg）

最大循环能量（E_max）

等效粘滞阻尼系数（ξ_eq）