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《岩土工程有限元软件应用与发展（二）专业岩土工程有限元软件与我国岩土工程有限元软件发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、岩土工程有限元软件应用与发展（二）专业岩土工程有限元软件与我国岩土工程有限元软件发展工程她质计算机应用2010年第3期总59期※专题研究问题探讨※岩土工程有限元软件应用与发展(二)专业岩土工程有限元软件与我国岩土工程有限元软件发展董志高,吴继敏2,洪晓珍2,傅文淦2,孙超2(1南京南大岩土工程技术有限公司江苏南京210024;2河海大学地球科学与工程学院江苏南京210098)【摘要】专业的岩土工程有限元软件具有在对于地质及岩土工程问题的分析上更具有针对性,操作界面更加简单和方便;专门提供了对初始应力场的求解工作;
2、有专门适用于地质及岩土工程f.-j题的接触面单元;材料本构模型更加细化等特点,两者在前后处理能力,本构模型处理,初始应力状态处理,接触面处理,计算能力,二次开发能力以及软件的操作性能上具有明显的差异.在详细分析通用有限元软件和专门的岩土工程有限元软件的基本特点和区别上,对我国地质及岩土工程有限元软件的现状以及形成当前状态的原因进行分析,提出我国地质岩土工程有限元软件的发展可以从三个方面来入手,即在大型通用软件强大二次开发功能的基础上发展自己的专业模块;利用现有有限元计算模块,与第三方前后处理软件相结合的方法进行推
3、广应用;自主研发前处理,计算和后处理一体化的岩土工程有限元软件.【关键词】有限元软件;岩土工程;发展现状;原因剖析;未来展望l引言通用有限元软件应用领域相对比较广泛,强调软件的通用性.因此,针对某一具体的研究领域,例如岩土工程,其研究的深度和对具体问题的考虑往往需要采用二次开发的形式加以巩固和加强,而专业的岩土工程有限元软件则针对具体的岩土工程问题进行有限元设计,更加具有针对性.本节在上一节通用有限元软件介绍分析的基础上,对当前专业的岩土工程有限元进行分析,研究其基本特点,并和通用有限元软件进行了对比分析,最后一
4、部分分析了我国岩土工程有限元软件的发展概况及未来的展望.2专业岩土工程有限元软件与大型通用有限元软件相比,专门性质的岩土工程有限元软件更具有针对性,岩土功能更强大,充分考虑了岩土工程问题中的各个方面,并对各个细节问题做了优化与设置,由于只针对岩土工程问题,而无需考虑与其它领域的融合问题,缺点是应用只能针对软件提供的功能,可选择性不强,二次开发能力远不如大型通用有限元软件,表1提供了常用的商业岩土工程有限元软件功能的比较.除上述软件外,法国的CESAR.LCPC,捷克的GEO5应用也是比较广泛的.从表1中可以看出,
5、现在商业化的岩土工程有限元软件,一般都具有以下的基本功能:(1)前后处理功能强大,用户界面可视化,操作简单,方便.从整体上来看,各软件都分为前处理,计算和后处理三个部分,各个部分有单独的可执行文件,分别执行各自功能,可以互相调用和切换,如Plaxis系列,Phase以及GeoFEA,Crisp2D,Oasys.Safe等,前处理,计算和后处理都是单独的可执行文件,可以互相进行调用,也可以单独的进行文件处理(读入,保存),前处理及后处理使用方便,界面容易操作.(2)针对初始应力状态对岩土工程问题求解的重要性,提供初
6、始应力场求解能力.如Plaxis提供的K0一produre程序,计算由自重引起的初始应力场,并可以修改l(0数值;Phase提供的Fieldstress选项,除考虑自重产生的初始应力场外,还可以考虑构造应力场.GeoFEA提供了"In.situStressF~eld"选项考虑1工程地质计算机应用2010年第3期总59期初始应力;SIGMA/W和Midas/GTS专门提供了两种分析类型,即地表面水平和地表面不规则情况的初始应力计算;Crisp2D和Zsoil提供了专门的选项和时间步来处理初始应力场问题.各个软件处理
7、初始应力的过程非常简单,有的仅需点选几个按钮就可以了.(3)设置专门的接触面单元.由于岩土工程问题经常遇到接触问题,挡土墙计算,基坑开挖,隧道开挖支护,深基础设计等,因此,大多数的软件都提供了对接触问题的考虑,Plaxis设置有虚拟厚度的接触面单元;Phase2有专门的节理单元考虑土与结构相互作用问题,为了计算和建模方便并将接触面单元和结构单元耦合在一起;SIGMA/W处理接触问题是采用Slipclement来实现的,基本原理是采用非线性弹簧单元.Midas/GTS采用了2D和3D的Goodman单元.-(4)强
8、大的网格划分能力,自动剖分及人工控制剖分,自动施加位移约束,并可以手动进行调节.P~axis提供了无人干预的自动剖分形式:Zsoil,Phase,GeoFEA,SIGMA/W等除了自动剖分形式外,还可以进行人工控制边上的单元数目和剖分后整体形状.为了减少边界条件对于研究问题的影响,SIGMA/W,Phasd以及ZSoil提供了无限单元.(5)针对岩土工程问题,拥有大量的岩
