PLAXIS的案例
Plaxis應(yīng)用于巖石工程問題的本構(gòu)模型
1 引言
Plaixs是一個(gè)非常優(yōu)秀的巖土工程有限元軟件，主要是為了解決土力學(xué)問題而開發(fā)的，Plaxis最先實(shí)現(xiàn)的軟土模型(Soft Soil model)和硬化土模型(Hardening Soil model)后來成為其它巖土工程軟件效仿的對(duì)象。隨著巖土工程軟件市場的競爭日益激烈，Plaxis也朝著解決巖石工程問題的方向努力。本文簡要討論了Plaxis處理巖石工程問題的本構(gòu)模型及其最新的研究進(jìn)展。
2 本構(gòu)模型
除了線彈性模型和Mohr-Coulomb模型，在Plaxis標(biāo)準(zhǔn)的本構(gòu)模型中，有兩個(gè)模型可以應(yīng)用于巖石工程問題，第一個(gè)是Hoek-Brown (HB) model；第二個(gè)是Jointed Rock (JR) model。Plaixs只考慮了初始的Hoek-Brown模型，如下圖所示。
Jointed Rock (JR) model可以表示由明確定義的平行節(jié)理組產(chǎn)生的各向異性行為，最多可以定義三個(gè)優(yōu)勢面，每個(gè)方向都受制于獨(dú)立的Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則。假定巖石是線彈性變形，塑性變形只能沿著預(yù)定的節(jié)理面發(fā)生，這個(gè)本構(gòu)模型的建立方法與Midas GTS NX的建立方法完全一樣，不知道這兩個(gè)軟件誰模仿的誰，參看【各向異性巖體地層中隧道的數(shù)值分析(Tunnels in Anisotropic Rock Mass)---Part 2】
此外，Plaxis還有一個(gè)用戶定義的本構(gòu)模型Iso_jrmc64.dll，用來模擬帶有Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的各向同性節(jié)理化巖體。
展開 plaxis導(dǎo)入dxf線小插件-dxftoplaxisline程序
dxf導(dǎo)入大量的線單元很容易導(dǎo)致因?yàn)閐xf中精度與plaxis中精度不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致出現(xiàn)非必要的不閉合情況。最后導(dǎo)致建完模型，花大量時(shí)間對(duì)模型進(jìn)行糾錯(cuò)。
何不從根源上解決這個(gè)問題呢？
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使用說明：
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3、默認(rèn)識(shí)別04版DXF，未完全測試，如果有意見請(qǐng)反饋。
4、默認(rèn)軟件打開密碼為用戶名的漢語拼音。
本程序權(quán)利許可：
1、程序版權(quán)所有，禁止他人進(jìn)行傳播和買賣，請(qǐng)尊重知識(shí)版權(quán)。。
2、本程序默認(rèn)密碼123456，默認(rèn)試用5次；后續(xù)也是免費(fèi)使用，只需要登記一下姓名+聯(lián)系電話，會(huì)在生成的軟件中加入用戶信息。歡迎轉(zhuǎn)發(fā)，只需要登記一下即可，本人承諾不會(huì)非法利用個(gè)人信息。
3、歡迎加群“plaxis 巖土有限元學(xué)習(xí)群”群號(hào)676560013。
4、本程序開發(fā)者孫智道，就職于中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司橋梁院，從事橋梁設(shè)計(jì)及安評(píng)工作，微信手機(jī)同號(hào)17600187255，郵箱sunzhidao@hotmail.com。
展開 投稿參賽：利用PLAXIS軟件計(jì)算考慮降雨的邊坡穩(wěn)定性
巖土工程有限元軟件PLAXIS從2011版開始，可以進(jìn)行非飽和土滲流，并進(jìn)行滲流-變形耦合計(jì)算。
有了這一功能之后，能較為方便地考慮降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響（滲流和變形耦合，安全系數(shù)計(jì)算方法為強(qiáng)度折減法）。另一款著名軟件Geo-Studio中，滲流計(jì)算和安全性計(jì)算是分開的兩個(gè)模塊，用戶可以先進(jìn)行滲流計(jì)算、之后把結(jié)果導(dǎo)入安全性分析計(jì)算中（滲流和變形不耦合，安全系數(shù)計(jì)算方法為極限平衡法）。
附件的這篇文章（我是第一作者）介紹了相關(guān)理論，并提供了一個(gè)算例。在PLAXIS用戶中，我是比較早開始嘗試使用這一功能進(jìn)行邊值問題計(jì)算的。
利用PLAXIS軟件計(jì)算考慮降雨的邊坡穩(wěn)定性.pdf
展開 #PLAXIS#用戶自定義本構(gòu)模型（UDSM）編譯經(jīng)驗(yàn)
很多有限元軟件都提供二次開發(fā)接口，供用戶把自己的本構(gòu)模型編入有限元軟件，PLAXIS也不例外。
不過這是個(gè)VIP功功能……目前國內(nèi)正版用戶本來就不多、VIP用戶更少，其中有二次開發(fā)需求的少之又少了。
如果想學(xué)習(xí)二次開發(fā)的話，首先用官方提供的兩個(gè)模型的代碼示例玩一玩，將其編譯成軟件可以調(diào)用的dll文件。編譯成功后，再考慮自己寫代碼編譯。
總結(jié)了一點(diǎn)編譯的經(jīng)驗(yàn)，如果有同學(xué)用得上，就再好不過了。
PLAXIS 自定義本構(gòu)模型開發(fā)經(jīng)驗(yàn).pdf
#PLAXIS#計(jì)算地基承載力和邊坡安全系數(shù)
第一個(gè)帖子，發(fā)一個(gè)PLAXIS有限元軟件的算例吧，自己做的。
感覺發(fā)帖功能還有待改善呢，如果能直接ctrl+v貼圖的話，編輯帖子會(huì)方便很多。要把一個(gè)多圖文的內(nèi)容寫進(jìn)來，會(huì)比較麻煩
用PLAXIS計(jì)算地基承載力和邊坡安全系數(shù).pdf
積水池(Ponded Water)邊坡穩(wěn)定性分析: HYRCAN, SLIDE, PLAXIS LE的結(jié)果比較
4 與Plaxis LE的結(jié)果比較
相同的數(shù)據(jù)在Plaxis LE上運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)安全系數(shù)很小，如下表所示。但目前還找不出原因?yàn)樯稌?huì)計(jì)算出如此低的安全系數(shù)。
PLAXIS軟件交流
使諸君聽完后，在PLAXIS門內(nèi)，不在門外。
需要plaxis 3d的仿真模擬代做
使用plaxis3d對(duì)橫向載荷下嵌巖樁的偏轉(zhuǎn)情況進(jìn)行仿真模擬 預(yù)算為2000-2500元 工期為半個(gè)月
土工格柵(Geogrid)加固軟土地基的堤壩---兩種模擬方法比較
在這種情形下，最大位移量是0.009m，這個(gè)數(shù)值比上面計(jì)算的位移值小很多，不過，就像以前多次討論過的一樣，使用強(qiáng)度折減方法計(jì)算出來的位移不真實(shí)，特別時(shí)Plaxis計(jì)算的位移；計(jì)算的安全系數(shù)為1.26。這個(gè)數(shù)值與上面計(jì)算的1.244差不多相同。不同軟件的算法、網(wǎng)格劃分等因素都影響著計(jì)算結(jié)果。不過總的來說，結(jié)果大致相同。可以比較二者的位移云圖和最大剪應(yīng)變圖。
(2) 安裝Geogrid但不設(shè)置界面, 為了與Plaxis的結(jié)果比較，在此Geogrid使用了彈性模型，計(jì)算出的最大位移量是0.03m, 這個(gè)數(shù)值與上面計(jì)算的最大位移量0.012m基本上接近，計(jì)算的安全系數(shù)為1.48，比上面計(jì)算的安全系數(shù)1.265稍微高一些。
(3) 如果Geogrid使用塑性模型，即設(shè)置抗拉強(qiáng)度60kN/m, 得到的安全系數(shù)為1.44，比使用彈性模型小了一些，最大位移量為0.011m。當(dāng)SRF=1.75時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)Geogrid發(fā)生了屈服破壞，即在下圖這些紅色區(qū)域Geogrid所受的力超過了抗拉強(qiáng)度60kN/m。
5 結(jié)束語
通過比較Plaxis 2D和Phase2的計(jì)算結(jié)果，可以看出最明顯的差異是當(dāng)安裝Geogrid后Phase 2計(jì)算的安全系數(shù)比Plaxis 2D計(jì)算的安全系數(shù)高。這種差異由許多因素引起，對(duì)一個(gè)特定的問題來說，很難確切地指出哪一個(gè)因素占主導(dǎo)地位。不過，宏觀上講，主要是由于Plaxis使用的安全分析(Safety Analysis)算法引起的，在Plaxis中，當(dāng)計(jì)算安全系數(shù)時(shí)，不考慮界面和結(jié)構(gòu)元的殘余強(qiáng)度，而且應(yīng)力狀態(tài)時(shí)從初始階段開始計(jì)算的，這可能是導(dǎo)致安全系數(shù)低的主要原因。
展開 巖土工程有限元軟件及其發(fā)展趨勢
04
PLAXIS
簡介：20世紀(jì)后半期，Pieter A. Vermeer領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)研究組在荷蘭理工大學(xué)開展有限元和本構(gòu)模型等方面的研究。最初的研究目的是為了回答荷蘭公共事業(yè)部的問題“如何預(yù)測著名的東斯海爾德閘壩(Oosterschelde dam) 可能發(fā)生的位移”，來保護(hù)荷蘭一個(gè)重要的地區(qū)，防止被海水淹沒。課題組開發(fā)了基于高階單元的平面應(yīng)變問題彈塑性有限元計(jì)算的程序。后來程序被進(jìn)一步完善，還可以求解軸對(duì)稱問題。開始使用PLAXIS這個(gè)名字，PLAXIS就是Plasticity Axi-Symmetry（或Plane strain，Axi-symmetric analysis）的縮寫。
1986年是PLAXIS發(fā)展的一個(gè)新的階段，荷蘭公共事業(yè)部與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（Technical University of Delft）開始一個(gè)新的計(jì)劃，把PLAXIS推向巖土工程師。這一步證明是關(guān)鍵的一步，PLAXIS被應(yīng)用到各種項(xiàng)目中。1993年成立的公司PLAXIS bv.來專門負(fù)責(zé)PLAXIS業(yè)務(wù)。自2000年以來，PLAXIS的客戶群增長迅速。目前，PLAXIS 除了主要的平面應(yīng)變和軸對(duì)稱問題計(jì)算程序，還開發(fā)了dynamics 和 PlaxFlow 模塊，Plaxis 3D tunnel 和 Plaxis 3D Foundation專業(yè)分析模塊。
展開 建筑物的自由振動(dòng)和地震分析(1)---定義土層
1 引言
這個(gè)例子來自于Plaxis2D用戶手冊(cè)(Free vibration and earthquake analysis of a building)，用來顯示一棟五層樓的建筑在受到自由振動(dòng)和地震載荷【地震載荷作用下的邊坡穩(wěn)定性分析(Seismic Loading)】作用下的動(dòng)力學(xué)分析。兩種計(jì)算采用了不同的動(dòng)態(tài)邊界條件：
在自由振動(dòng)(free vibration)中，使用粘性邊界(Viscous boundary)條件【PLAXIS 機(jī)器地基動(dòng)力分析---Part II】，這種設(shè)置適用于動(dòng)態(tài)源的位置位于網(wǎng)格內(nèi)的問題【風(fēng)速(Wind Velocity)計(jì)算】；對(duì)于地震荷載，使用自由場(Free-field)【發(fā)布PLAXIS 2D V22.02.00 新的改進(jìn)要點(diǎn)；FLAC3D 7.0 新特性簡介(P1)---速度提升】和符合基礎(chǔ)邊界(Compliant base boundary)條件，此選項(xiàng)是地震分析的首選，在模型底部施加動(dòng)態(tài)輸入，符合基礎(chǔ)邊界條件用來吸收向下的波，從而使波只向上傳播。
本題的主要內(nèi)容包括：
(1) 進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算
(2) 定義動(dòng)態(tài)邊界條件(自由場、符合基礎(chǔ)和粘性）
(3) 使用動(dòng)態(tài)放大系數(shù)(dynamic multipliers)定義地震
(4) 模擬結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)
(5) 使用具有小應(yīng)變剛度的硬化土(Hardening Soil)模型對(duì)滯回行為(hysteretic behaviour)進(jìn)行模擬
(6) 評(píng)估傅里葉頻譜(Fourier spectrum)的固有頻率
我們側(cè)重地震載荷的動(dòng)力分析。
2 物理模型
該建筑物由5層樓板和一
個(gè)地下室組成。
展開 
基于廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則的邊坡穩(wěn)定性分析(Generalized Hoek-Brown)
5 Plaxis LE計(jì)算
盡管HYRCAN有從外部程序輸入dxf文件的功能，但測試顯示目前還不能輸入SLIDE產(chǎn)生的dxf文件，不過SLIDE產(chǎn)生的dxf文件能夠正確地輸入到Plaxis LE中，這極大地加速了在Plaxis LE中計(jì)算過程，計(jì)算結(jié)果如下：
Bishop Simplified Method: fos=3.774
GLE/M-P Method: fos=3.781
Janbu Simplified Method: fos=3.530
Spencer Method: fos=3.789
由于本次工作的主要目的是測試dxf文件的輸入功能，在計(jì)算方法上沒有進(jìn)行微調(diào)，不過這個(gè)結(jié)果與上面的計(jì)算結(jié)果相比較似乎也在合理范圍之內(nèi)。
6 結(jié)束語
Hoek-Brown準(zhǔn)則是現(xiàn)代巖石工程廣泛使用的經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度準(zhǔn)則，自從上世紀(jì)70年代末提出后經(jīng)過了多次改進(jìn)，一個(gè)最新的回顧參看Hoek, E. and E. T. Brown (2019). "The Hoek-Brown failure criterion and GSI - 2018 edition." Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 11(3): 445-463. 其中最主要的改進(jìn)是Hoek與雅典大學(xué)(University of Athens)工程地質(zhì)學(xué)家Paul Marinos(2021年10月去世)合作對(duì)GSI計(jì)算方法的細(xì)化。不過Hoek-Brown準(zhǔn)則確實(shí)沒有顯式地合并材料的脆性斷裂以及各向異性性能，這導(dǎo)致在某些情形下可能會(huì)出現(xiàn)誤判，在《Hoek的巖體變形模量經(jīng)驗(yàn)估計(jì)---Is it reliable ?》中曾經(jīng)討論過估算出現(xiàn)的偏差。
展開 樁筏基礎(chǔ)的三維數(shù)值模擬(3D Modeling of Piled Raft Foundation)---Part 1
例如:
對(duì)于FLAC3D和3DEC
自重引起的初始應(yīng)力(zone initialize-stresses)
初始條件(Initial Conditions)中的原巖應(yīng)力(block zone initialize)
計(jì)算factor-of-safety時(shí)需要考慮的一些問題
對(duì)于Plaxis
PLAXIS 機(jī)器地基動(dòng)力分析---Part I
PLAXIS 機(jī)器地基動(dòng)力分析---Part II
PLAXIS的模擬方法初探 (P1)
軟土地層開挖和支護(hù)模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 3
貫入樁/沉樁(Driven Piles)的有限元模擬
Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling
在本項(xiàng)目中，我們只設(shè)兩個(gè)施工步驟Analysis > Project setting > [Stages]，第一個(gè)步驟是初始化Initial，第二個(gè)施工步驟是Piled raft foundation。嚴(yán)格來說，樁和筏板應(yīng)該分開設(shè)置才對(duì)，因?yàn)橄仁┕度缓蟛攀┕しぐ澹鼈儾皇峭瑫r(shí)進(jìn)行的，不過為了簡化起見，在此合并為一個(gè)步驟。
(2) 地下水。在本項(xiàng)目中我們考慮地下水Analysis > Project setting > [Groundwater]，由于不考慮地下水的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流動(dòng)，因此使用浸水面Phreatic Surfaces，即地下水的靜態(tài)水位。準(zhǔn)確地說，應(yīng)指的是地下水位Water Table，這二者本質(zhì)上是有區(qū)別的，Water Table通常指的是最上一層的水位，而Phreatic Surfaces指的是在有隔水層存在的條件下的多層水位。
展開 雙層土邊坡穩(wěn)定性分析出現(xiàn)的問題
增加一個(gè)階段計(jì)算安全系數(shù)，Plaxis的計(jì)算類型共有6個(gè)選擇：塑性，固結(jié)，安全，動(dòng)力，流固耦合，動(dòng)力固結(jié)，試著選擇了"塑性"，計(jì)算結(jié)果不太理想，感覺在目前的條件下，直接選擇"安全"是比較可靠的選擇。
(4) 結(jié)果評(píng)價(jià)。下圖所示的是位移云圖和最大剪應(yīng)變圖，位移云圖的顯示似乎沒有問題，但計(jì)算出來的位移值確實(shí)非常大，目前還沒有檢查出究竟是啥原因。
不過計(jì)算的安全系數(shù)應(yīng)該是合理的，如下圖所示，計(jì)算出的安全系數(shù)是1.33，表明邊坡是穩(wěn)定的。
3 其它程序驗(yàn)證
相同的問題使用Slide進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果顯示安全系數(shù)是1.38(左圖)，比Plaxis計(jì)算的1.33稍微大一些。使用Phase2計(jì)算出的安全系數(shù)是1.43，最大剪應(yīng)變圖如下所示(右圖)，Phase2計(jì)算出來的位移非常合理。接下來將試驗(yàn)<Phi-C reduction and comparison with Bishop's method>中例子來找出發(fā)生位移錯(cuò)誤的具體原因，感覺問題出現(xiàn)在分階段施工的設(shè)置步驟上。
展開 地下水和積水(Groundwater and Ponded Water)邊坡的FOS和滑動(dòng)面估算---FLAC/Slope驗(yàn)證
4 先前例子的FLAC/Slope解
現(xiàn)在我們使用FLAC/Slope檢查【積水池(Ponded Water)邊坡穩(wěn)定性分析: HYRCAN, SLIDE, PLAXIS LE的結(jié)果比較】的例子，為了方便起見，把這個(gè)例子命名為Model 6, 克 隆Model 5, 然后修改計(jì)算條件。計(jì)算的安全系數(shù)FOS=1.334,極限平衡法計(jì)算的安全系數(shù)FOS=1.311(M-P)。
滑動(dòng)面和塑性指示器如下圖所示。
由此可以得出初步結(jié)論，PLAXIS LE可能在計(jì)算水壓力時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，沒有把水壓力正確地施加到邊坡邊界上。
