midas gts NX分析工况

分析工况岩土分析可以通过与一般的结构分析的比较来解释。结构分析强调在结构上起作用的不确定性荷载的权重。因此，可对通过系统性地组合各种结果获取的昀大构件力执行构件设计。与此相反，在岩土分析中，与荷载相比更重视的是施工阶段及材料自身的不确定性，掌握岩土内部的物理性状态是非常重要的。因此，在岩土分析中，建模过程中会采用实体单元，使之昀大限度地反映岩土的形状和施工状况。应尽可能地考虑材料的各种非线性、各向异性及原场地应力状态，来反映真实的现场状态。岩土分析的程序可用于模拟实际现场条件，判断设计或施工条件是否可行。在岩土分析中，涵盖的分析领域从一般性的静力分析，到渗流分析、应力-渗流耦合分析、固结分析、施工阶段分析、动力分析、边坡稳定分析等。提供的岩土分析功能如下。在这部分简要地概述了分析方法和对分析选项进行说明。详细的分析信息须参考理论分析手册第五章。1.静力分析（StaticAnalysis）（1）线性静力分析（2）非线性静力分析（非线弹性或弹-塑性分析）2.施工阶段分析（ConstructionStageAnalysis）3.渗流分析（SeepageAnalysis）（1）稳定流分析（SteadyState）（2）瞬态流分析（Transient）4.应力-渗流耦合分析（CoupledSeepage-StressAnalysis）（1）渗流-应力连续分析（Seepage-StressSequentialAnalysis）（2）固结分析（ConsolidationAnalysis）（3）完全应力-渗流耦合分析（Fully-coupledSeepage-StressAnalysis）5.动力分析（DynamicAnalysis）（1）特征值分析（EigenValueAnalysis）（2）反应谱分析（ResponseSpectrumAnalysis）（3）线性时程分析（振型叠加法）（LinearTimeHistory（Modal））（4）线性时程分析（直接积分法）（LinearTimeHistory（Direct））（5）非线性时程分析（NonlinearTimeHistoryAnalysis）（6）二维等效线性分析（2DEquivalentLinearAnalysis）6.边坡稳定分析（SlopeStabilityAnalysis）（1）边坡稳定分析（SRM）（StrengthReductionMethod）（2）边坡稳定分析（SAM）（StressAnalysisMethod）（3）非线性时程分析+SRM（Dynamic-SlopeCoupledAnalysis）页码，1/33(W)w2015/2/13file://C:\Users\002702\AppData\Local\Temp\~hhB27D.htm新建概要创建执行分析的“分析工况”。设置各分析方法的使用的分析条件（网格组、边界条件、荷载条件等）的阶段。特别是施工阶段分析的情况，可以采用5种不同的方法分析并且可设定分析要用的数据。而且，可调整详细的分析选项及输出结果选项，并且可通过设置多个施工阶段组对一个模型进行反复分析。图6-1分析工况支持的分析法方法输入区分各分析工况的名称（说明）并选择分析类型。应当根据所选的分析类型定义分析模型。只有拖放到激活组中分析条件（单元网格、边界条件、荷载等）才会反映在分析中，而不是所有的组都用于模型中。因此，可在一个模型上修改分析条件边后生成几个分析工况，来比较结果。特别是在线性静力分析中，[独立计算各荷载组]选项可用于独立计算所有荷载组，就可以执行重复分析和结果比较。根据各分析类型（分析方法），可以添加详细的分析设置（时间步骤、分析控制、输出控制）。各分析方法的设置不同，并且在生成分析工况前必须进行检查。要把全组都反应在分析中，可通过键可以把所有条件移动到激活组内。如果在分析中只反映指定的条件时，可以用拖放的方式移动到期望的激活组中。定义施工阶段时，已设置逐阶段分析中要使用的数据后，应只选择要执行分析的组。分析类型1.线性静力分析线性静力分析是假定岩土及岩石材料为线性弹性材料后，基于静力荷载作用假定的分页码，2/33(W)w2015/2/13file://C:\Users\002702\AppData\Local\Temp\~hhB27D.htm析。岩土材料的线性弹性时期局限于施加荷载后变形率发生微小变化的加载初始阶段。但是，线性弹性分析不考虑破坏，把应力-应变关系按直线形态理想化来执行分析，应用于确认原场地的应力分布或应力集中部位等，或需要简单分析的情况。广义上，虽然线性行为被看做是非线性行为的特殊形态，但是因为线性分析的方便性和直观性，线性静力分析归类为单独的分析类型。线性分析中，包扩线性动力分析，将定义的弹性材料的行为用于分析中。同时，弹性连接单元或桁架单元的非线性行为（仅受拉，仅受压及非线弹性行为）被忽略，并且单元视为弹性体用于分析中。因此，线性静力分析可用于查看大概的岩土的行为，施工阶段的初期条件或执行隧道衬砌结构等分析。特别的，线性静力分析因为不需要重复迭代计算，所以计算时间较短。也可以在GTSNX线性静力分析中考虑孔隙水压力，也可以指定弹性材料的排水条件和非排水条件。2.非线性静力分析所有物理性现象都包含非线性。岩土或结构的行为也不例外。非线性静力分析用于模拟忽略时间变化的非线性的岩土行为。在GTSNX中可以考虑如下非线性。（1）材料非线性：应力-应变的关系为非线性。大部分的岩土材料具有这种非线性。（2）几何非线性：位移-应变的关系为非线性。不再适用线性假设的大位移或大转动变形。（3）荷载及边界非线性：包括在界面处的非线性行为或因应变改变引起的力的方向变化，如伴随力。在GTSNX中，可以考虑上面所涉及的所有非线性分析。因为对复杂的非线性系统，非线性分析需要进行反复的计算，分析耗时较长。因此，在岩土分析中，在实用性的方面，考虑合适的非线性来执行分析时，用小的计算成本也能保持准确度，同时得到考虑了非线性性质的结果。因此，对于实用性而言，选择适当的非线性分析可能会使得非线性特性的分析结果同时保持准确性与小计算量。3.施工阶段分析利用施工阶段分析可以模拟岩土的施工过程。施工阶段分析由多个施工阶段构成，可以按各阶段激活或钝化荷载、边界条件或单元，这种荷载、边界或单元的变化适用于任一阶段。在GTSNX中，可以使用如下多种分析功能进行施工阶段分析。应力－边坡分析施工阶段过程中的应力分析及边坡稳定分析。渗流分析按施工阶段的稳定流及瞬态流分析。应力－渗流－边坡耦合分析施工过程中进行渗流-应力耦合及边坡稳定分析。固结分析对施工阶段中堆土及环境变化的固结分析。完全应力－渗流耦合分析考虑非稳定渗流的完全应力-渗流耦合分析。页码，3/33(W)w2015/2/13file://C:\Users\002702\AppData\Local\Temp\~hhB27D.htm施工阶段分析时需要考虑的内容如下：（1）单元的激活及钝化（2）荷载的施加及移除（3）边界条件的变化（4）岩土属性的修改（5）荷载释放系数的定义（6）每个施工阶段的地下水位（7）排水不排水分析（8）位移清零（9）应力分析初始阶段（考虑条件）（10）重启阶段（Restart）示例，隧道的施工阶段如下。1阶段：初始岩土应力2阶段：第一断面开挖3阶段：第一断面加固+第二断面开挖4阶段：第二断面加固+第三断面开挖5阶段：第三断面加固+第四断面开挖（重复）……第一阶段用于计算岩土的原场地的初始应力。因为应力分析假设原场地状态为初始状态，因此需要计算原场地应力状态。GTSNX可采用自重分析来计算原场地的初始应力。单元激活/钝化在施工阶段分析中激活的单元默认的原场地初始应力为0。但是如果在单元上定义了预应力，单元按定义的预应力值作为原场地初始应力。如果定义了自重，由于自身的荷载，所添加的单元就会产生体力。如果所添加的单元采用的是修正剑桥粘土材料模型，则其具有由相应阶段的荷载/边界条件确定的初始线弹性属性。激活单元所对应节点的初始节点位移也是0。如果单元被钝化，并且未定义荷载释放系数，则将不考虑钝化单元的内力。总应力状态会在此基础上重新分布。加/卸载在各施工阶段中可进行荷载的激活或钝化，并且前一阶段的荷载维持不变，除了以下几种情况。（1）当承受荷载的单元被钝化，例如，当单元内存在由重力引起的体力，且在相应阶段被钝化时。（2）当面/线/节点承受的荷载因单元被钝化而钝化时。页码，4/33(W)w2015/2/13file://C:\Users\002702\AppData\Local\Temp\~hhB27D.htm激活的荷载按前一施工阶段中施加的荷载进行累加。边界条件可按相同的方式修改，并且也存在上述相同的例外情况。荷载释放系数荷载释放系数用于在施工阶段分析中简化模型。荷载释放系数法是一种通过定义荷载释放的系数来表示后续施工阶段中依次钝化单元的影响的数值分析方法。荷载释放系数可用于简化三维模型，或减少三维模型在分析过程中的施工阶段。例如，假设从开挖的开始，连续三个阶段的应力释放分别为40%、30%、和40%，并定义开挖阶段后激活该阶段的荷载释放系数。在选项窗口中的“0、1、2”后分别输入荷载释放系数0.4、0.3和0.3。图6-2荷载释放系数定义对话框修改单元属性在施工步分析过程中，模型的岩土材料属性可根据依存时间变化的扰动进行改变，如土壤改良或硬化。同时，也存在结构材料属性在施工阶段期间发生改变的情况，如衬砌喷混的硬化或衬砌厚度的变化等。出于这个目的，特定单元的属性修改的数量无限制。修改的属性会在前一阶段的单元结果（位移、应力、应变等）的基础上进行连续的分析。注意：修改单元属性的功能需要慎重使用。在施工阶段分析中，修改开挖后的填充材料时，模型会只进行属性改变，而不要进行额外的单元激活或钝化。这里，前一阶段的应力条件施加到后续阶段，则因单元属性的修改而引起的不恰当的物理行为也可能会出现。因此，为了得到预期的结果，材料属性的改变应在单元钝化或重新激活的阶段中进行。如果激活新的单元，则单元内部的初始应力、应变和内部状态均为0。不排水分析可对选择的单元和施工阶段进行不排水分析。不排水分析之前需要满足两个条件。第一，应该按不排水的类型设置材料模型的排水参数。第二，应在施工阶段的分析控制中选择不排水条件。如果不满足一个条件，材料就会在相关阶段按排水分析。为了进行不排水分析，材料模型的排水参数应设置为不排水的类型，并且需要在定义施工阶段时，在分析控制中勾选不排水条件。对于单一的分析工况，如静力线性/非线性分析，或边坡稳定性分析，可勾选分析控制不排水条件允许不排水材料行为。固结分析页码，5/33(W)w2015/2/13file://C:\Users\002702\AppData\Local\Temp\~hhB27D.htm固结分析是计算孔隙水压力抵抗外部荷载的行为，并分析超孔隙水压随时间消散过程的分析方法。小渗流系数岩土的孔隙水压力的即时显示与不排水条件的行为相似。因此，根据荷载状态的变化，产生的超孔隙水压力将承受大部分的压缩荷载。可是，随着时间的推移，超孔隙水压力会重新分配，特别是在有排水边界的情况，超孔隙水压力将逐渐减小。因此，超孔隙水压力承受的荷载部分将逐渐由土骨架承担。这样，土骨架上的有效应力也会增大。在固结分析中，一般情况下随着时间推移会发生超孔隙水压力的减小以及有效应力的增加。而且，随着时间的推移，有效应力的增加会导致土体骨架的变形，并且这样的变形在重力方向累积，昀终在重力方向上发生沉降的行为。随着时间推移，变形的增加会引起建筑物基础部分的沉降，并且建筑物基础部位发生的不均匀沉降将影响建筑物的稳定性和安全。单元的固结特性在固结分析中，使用的固结单元有额外的孔隙水压力自由度，这类似于在节点位置的平动自由度。在固结分析中，假设所有单元具有孔隙水压力的自由度，除非指定了指定两类边界条件（非固结条件、排水条件）。因此，没有直接表现固结行为的堆土材料，应当按照一般的单元定义为非固结条件。并且，需要