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1、中仿科技CnTechB GeoStudioOne Model. One Tool- Many Analyses.中仿科技何燕云（BasaraHe）2012年9月14日中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司C-*Ch Cc .Ltc eadirg Eng wng vlrual Prciotypinc Solu:icns Provicer中仿科技CnTech. CnTechSIGMA/Wfor stress-deformation analysis数值模拟 什么是数值模拟（数值模型） 正确认识数值分析、软件的作用、分析的目的，不报以不 切实际的期望 理解软件的计算原理，对结果有所判断 岩土应力变形
2、分析的难点工程问题本身具有很强的不确定性土体材料本身的特性：本构模型参数边界条件、荷载过程也是动态的“土的本构关系数学模型不下百种，但是到目前为止， 还没有一种为人们所公认的，能够准确、全面反映各种 土的应力应变关系的数学模型，甚至是否存在这样的模 型也是值得怀疑的。”岩坛漫画第11讲岩土工程中的预测参数的选取，土体材料性质复杂，具有很大的时空变 异性，此外它受到取样（制样）和试验手段的限制。 原状在取样过程中会受到扰动和发生应力释放，重塑 土样，其制样方式、器具、操作程序和量测都是严重 影响试验结果。土的力学性质复杂多变，岩土工程问题具有很强的不确定性，目前我们的理论分析、数值计算和勘探试验
3、还远不能精确定量地描述、反映和预测它们。对此应当有清醒的认识，但是正确的理论和有效的方法应当能够揭示土受力变形的基本规律，反映岩土工 程中的影响因素及影响范围。The purpose of computing is insight, not numbers.Depth be_ow surface3)121620242832仿真智领创新Simulating inspires innovation中仿科技CnTech记住真实的世界If vve can incorporate boundaryelements rather than simple finite elephants, enhance
4、the statistical evaluation of parameter generation and stick with the fuzzy sets, I am confident that accuracy will be rincreased to at least the fourth decimal placeNote: origins of th is figure are unknot n at lime of printing.仿真智领创新Simulating inspires innovation CnTech主要内容仿真智领创新Simulating inspire
5、s innovation SIGMA/W基本理论和特点应力和应变土的本构模型施工过程模拟接触面单元梁和杆单元 SIGMA/W 与 SL0PE/W 耦合 分析 案例操作与讲解-弹 塑性地基受力分析 SIGMA/W高级功能固结分析体变分析排水板模拟 案例讲解与操作-软土 地基固结分析应力和应变 SIGMA/W基于小应变理论,基本的有限元方程K d = FK =系统刚度或特征矩阵d =节点位移矢量主要的待求解未知量F =作用的节点力矢量更准确的表达形式KAd = AFd增量位移F增量力. CnTech不适用于大变形分析仿真智领创新Simulating inspires innovation. CnT
6、ech增量公式 SIGMA/W基于增量公式 这意味着应用荷载后给出应力改变 应用的荷载产生应变增量，导致应力增量增量公式（续） SIGMA/W中，求解有限元方程得到应力改变量 应力该变量被加在初始应力上 如果不定义初始应力场，那么仅能得到应力 改变量。b = b。+ ActFromSIGMA/W fexamplelfinite element solution土的本构模型应力-应变关系 SIGMA/W中的本构关系：一线弹性模型一非线性弹性模型（双曲线模型）-弹塑性模型（摩尔库仑模型）-修正剑桥模型仿真智领创新Simulating inspires innovation. CnTech土的本构模
7、型一材料参数总应力-总应力参数；总弹性模量Ignores all pore-pressures有效应力-有效应力参数；Eeffective-考虑孔隙水压力，但孔隙水压力不随荷载变化；例如碎 石土*有效应力/孔压改变-耦合分析，典型的例子如固结仿真智领创新Simulating inspires innovation施工过程模拟初始应力场影响初始应力状态的因素一-自重-地质历史历史加荷或者卸荷 SIGMA/W原位分析类型用来分析自重应力场中侑科技CnTechHorizontal ground surfaceh .v二Vh h 二 v KoLy 二 zero仿真智领创新Simulating insp
8、ires innovation中仿科技CnTech有效原位应力场=口,一有效竖向应力bh =（4一）（有效水平应力bh =（b;+）总的水平应力外 乎 b,K0uK。应用于有效应力而非总应力仿真智领创新Simulating inspires innovationSIGAM/W原位分析Ko K()与泊松比关系最大 Ko = 1. 0-泊松比不能大于0. 514131211109876543210有效原位应力场（续）仿真智领创新Simulating inspires innovationTech/ PWP ： 0 sec/ y total stress ： 0sec/ 7 effective st
9、ress : 0see/ PW? : 0 sec/ y total stress : 0 sec/ y effective stress ： 0sec工况模拟 初始应力场一工况变更 荷载、位移边界条件 开挖即移除区域材料 堆载即赋予区域材料 CnT科技ech仿真智领创新Simulating inspires innovation中仿科技CnTechJLAnalyses画 1-Tank pressure Tank load apllied in one step画 2-footing dispalcement圃 3-insitu练习 SIGMA Tutorial, gsz建立初始应力场-Ko =
10、 0. 667在初始应力场的基础上, 施加水槽压力仿真智领创新Simulating inspires innovation画 4-Tank pressure + insitu练习一一弹塑性本构模型因为参数简单，应用普遍仅需要、八。和phi弹塑性地基Elastic-Plastic footing.gsz梁和杆单元1020304045Distance - m. CnTechSIGMA/W与SLOPE/W耦合分析（续）SIGMA/W与SLOPE/W耦合分析有限单元法+极限平衡法SIGMA/W (2007) + SLOPE / W (2007)仿真智领创新Simulating inspires inn
11、ovation中仿科技CnTech条块底部应力仿真智领创新Simulating inspires innovation114.94Total Stress at Element 373, Gauss Pt. 2 5030 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Total Normal Stress (hPa)403020100-10-20-30-40 (edx) ssalCDeGus -SOH-25.043计算得到的有限元应力被导入到传统的极限平衡分析，每一个单元应力 砥，0V和丁已知，从这些信息，可以计算出每个条块底部中点的正应力和 卞滑剪应力，过程如下： 已知的
12、每个单元高斯积分点的ox , ay和ixy,可以得到单元中任一点的 应力值。对于土条1,找到包含土条底部中点x-y坐标的单元。 计算土条底部中点的%, %和%。 极限平衡法土条划分已知每个工条底部的倾角。 用摩尔圆计算土条底部正应力和剪应力。 通过计算的正应力来计算可用的抗剪强度。 用土条的长度分别乘以下滑剪应力和可用抗剪强度，把应力转化为力。 对每一土条重复这一系列的处理直到第n个土条。 一旦每个土条的下滑力和抗滑力都求出来以后，这些力在滑动面上积分 ,稳定系数可以求出，边坡安全系数定义为：安全系数计算 CnT科技 ech Sr = available shear resistanceF.
13、E analysis provides slice base normal stressOnce normal is known, we can compute shear strength Sin = mobilized shearFrom F. E. analysis仿真智领创新Simulating inspires innovation中仿科技CnTech提示-用线弹性模型计算应力（避免收敛性问题-合理的初始应力场是分析的关键、_基本上不应用于天然边坡，因为地应力难于评价。仿真智领创新Simulating inspires innovation Sig08 Strength Reduct
14、ion Stability, gsz204850528642086421- 1 1 1- ii仿真智领创新Simulating inspires innovation强度折减法（续） Soil is weakened until slope “fails” Solution is nonconvergence or excessive movement Strength Reduction Factor Requires elastic-plastic type of analysisSRF = CnTechStrength reduct i on stabi I ityCase0，cSRFF
15、of SBase28.005.001.001.564123.904.171.201.302222.243.851.301.196320.803.571.401.098419.523.331.501.015518.783.201.5640.988Crest sett I ement - strengflfnTechreduct i onCrest settlement-0.1(E) -u E 。e-dsQ-0.12 0 Fof S = 0.988仿真智领创新Simulating inspires innovationTime (sec). CnTech固结分析分析类型边界条件材料参数/fbtal
16、 Stress Parameters、ctive-Drained ParameteiK/Effective Parameters w/ PLinear ElasticAnisotropic ElasticHyperbolic Nonlinear-ElasticElastic-PlasticSlip SurfaceAdd-InLinear ElasticAnisotropic ElasticHyperbolic Nonlinear-ElasticElastic-PlasticSoft Clay (MCC)Slip SurfaceAdd-In ModelChangeLinear Elastic E
17、lastic-Plastic So代 Clay (MCC) Slip Surface Add-In Model初始应力场分析(Initial in-situ stresses)应力重分布(Stress redistribution)荷载变形分析(Load / deformation analysis )耦合分析(Coupled Stress-Pore Pressure Analysis)体变分析(Volume Change)动力分析(Dynamic deformation analysis)仿真智领创新Simulating inspires innovation中仿科技CnTech案例讲解-软
18、土地基固结分析s- tS白SIGMA Soft ground coupled consolidation i回 Insitu 0 days 日. |福 1st Lift 0-6 days2nd Lift 6-12 daysB-lB3rd Lift 12-18 days阈 4th Lift 18-24 days汕 Lift 24-30 daysDissipation phase 30-60 daysFile Name. SIGMA Soft ground coupled consohdation.gsz-20246310121416 IB 202224262630323436 3a 40Dist
19、ance - m仿真智领创新Simulating inspires innovation体变分析一抽水地面沉降分析耦合分析体变分析 Pumping wellSettlement due to pumping well.gsz Keyin MaterialsTechMaterialsNameWeathered dayVery soft daySoft daywell- Weathered day well-Very soft day well-soft dayColorName;well- Weathered dayMaterial Category;Material Model:Effecti
20、ve Parameters w/ PWP ChangeLinear ElasticEffective Modulus (E)Hydraulic PropertiesVol. Water Content Fn:Weathered day wcHyd. Conductivity Fn;Conductivity Ratio;Hyd. K Modifier Fn;，Well resistanceLoad Response Ratio;Delete请参考算例Bangkok wickdrain - embankmentBangkok wickdrain - with perfect drainBangkok wickdrain - with wellUndo !仿真智领创新Simulating inspires innovation中仿科技CnTech掌握计算原理，清楚物理概念，更多的则是实践!More pract ice!全国统一客服热线中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司400-888-5100C . ：h Cc .L：d .岁E-m i Prototyong SoiL：ions ProvicerI